AISI 304 paslanmaz çeliğin tornalanmasında bitkisel bazlı ve SiO2 katkılı nanoakışkan kullanılan minimum miktarda yağlama (MMY) tekniğinin işleme performansına etkisi
The effect of minimum quantity lubrication (MGl) techniqueusing vegetable based and SiO2 additive nanofluid in turningAISI 304 stainless steel on machining performance
Yazar: EKİN NİSA SELAYET SARAÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞEGÜL ÇAKIR ŞENCAN
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Nanoakışkanlar = Nanofluids ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Tornalama = Turning ; Varyans analizi = Variance analysis ; Çevre dostu yöntemler = Environmentally friendly methods

Özet:
Bu çalışmada minimum miktarda yağlama (MMY) yöntemi ile AISI 304 paslanmaz çeliğinin tornalama işlemi gerçekleştirilmiştir. Kesme sıvıları, işleme sırasında soğutma etkisinden dolayı ve yağlama oranının iyi olmasından dolayı fazlaca kullanılırlar. Bu fazla kullanım da üretim maliyetlerinin artmasına sebep olur. Kesme sıvılarının yüksek kullanımının azaltılması gerekir. Ayrıca kesme sıvılarının çevre ve insan sağlığına olan zararlı etkileri düşünülürse, geleneksel soğutma yöntemleri yerine MMY yöntemleri kullanmanın bu zararları ortadan kaldırdığı düşünülmektedir. Yapılan bu deneysel çalışmada sade MMY yöntemi, kuru kesme yöntemi ve farklı oranlarda SiO2 nanoparçacıkları takviye edilerek oluşturulan nanoakışkanların kullanıldığı MMY yöntemlerinin işleme performansına etkisi incelenmiştir. Farklı soğutma yöntemleri ile birlikte, 4 farklı ilerleme ve 4 farklı kesme hızı kullanılarak deneyler yapılmış olup, iş parçalarındaki yüzey pürüzlülüğü, sıcaklık ve aşınma değerleri ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar sinyal gürültü oranları (S/N) testleri ve varyans analizi (ANOVA) uygulanarak değerlendirilmiştir. Yüzey pürüzlüğü, sıcaklık ve aşınma değerleri grafikler ile değerlendirilmiş ve en kötü sonuçlar kuru kesme şartında gözlenmiştir.SiO2 nanoparçacık takviyeli MMY yöntemlerinin işleme performansına, sade MMY yönteminden daha olumlu katkıda bulunduğu tespit edilmiştir. Ayrıca SiO2 nanoparçacık takviyeli MMY yöntemlerinde, nanoparçacık katkı oranlarının da önemli olduğu, bu oranların artmasının farklı etkileri olduğu gözlenmiştir. Sabit kesme hızı ve ilerleme hızında soğutma yöntemin etkisinin daha net görülmesi açısından, ek deneyler yapılmıştır. Ek deneylerde en kötü yüzey kalitesi kuru kesmede meydana gelmiştir. MMY kullanılarak yüzey pürüzlüğü değeri, kuru kesmeye göre %14,34 azalmıştır. %0,5 nanoparçacık takviyeli MMY ile elde edilen değer ise kuru kesme kullanılarak elde edilen değere göre %25.03 azalmış, %1 nanoparçacık takviyeli MMY  kullanılarak yüzey pürüzlüğü değeri kuru kesmeye göre %22,02 azalmıştır. En yüksek sıcaklık değerleri kuru kesmede meydana gelmiştir. %0,5 nanoparçacık takviyeli MMY kullanılarak sıcaklık değeri kuru kesmeye göre %15,2 azalmıştır. MMY yöntemi kullanılarak aşınma değeri, kuru kesme yöntemine göre %22,64 azalmıştır. %0,5 ve %1 nanoparçacık takviyeli MMY yöntemlerindeki aşınma değerleri kuru kesme yöntemi değerlerine göre sırasıyla; %31,76 ve %26,7 oranında azalmıştır. Bunun yanında literatürde vurgulandığı gibi, bu çalışmada da yüzey pürüzlüğü üzerindeki en etkili parametrenin ilerleme, sıcaklık üzerindeki en etkili parametrenin soğutma yöntemi, aşınmanın üzerindeki en etkili parametrenin de kesme hızı olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, turning of AISI 304 stainless steel was carried out with the minimum quantity lubrication (MQL) method. Cutting fluids are widely used during machining due to their cooling effect and good lubrication rate. This excessive use also causes an increase in production costs. The high use of cutting fluids needs to be reduced. In addition, considering the harmful effects of cutting fluids on the environment and human health, it is thought that using MQL methods instead of traditional cooling methods eliminates these damages. In thıs experimental study, the effects of plain MQL method dry cutting method and MQL methods using nanofluids formed by supplementing SiO2 nanoparticles in different proportions on the processing performance were investigated. Experiments were carried out using four different feeds and four different cutting speeds, together with different cooling methods, and the surface roughness, temperature and wear values of the workpieces were measured. The obtained results were evaluated by S/N (signal to noise ratios) tests and analysis of variance (ANOVA). Surface roughness, temperature and wear values were evaluated with the graphics and the worst results were observed in dry cutting condition It was observed that it was in dry cutting. It has been determined that SiO2 nanoparticle reinforced MQL methods contribute more positively to the machining performance than the plain MQL method. In addition, it has been observed that nanoparticle addition rates are also important in SiO2 nanoparticle reinforced MQL methods, and the increase in these rates has different effects. Additional experiments were carried out in order to see the effect of cooling method more cearly at constant cutting speed and feed rate. Looking at the additional tests, the lowest surface quality occurred in dry cutting. By using MQL,the surface roughness value decreased value %14,34 compared to dry cutting. The value obtained with %0,5 nanoparticle reinforced MQL decreaced by %25,03 compared to the value obtained using dry cutting, and the surface roughness value decreased by %22,02 using %1 nanoparticle reinforced MQL compared to dry cutting. The highest temperature values occurred in dry cutting. By using %0,5 nanoparticle reinforced MQL, the temperature value decreased by %15,2 compared to dry cutting. Using the MQL method, the wear value decreased by %22,64 compared to the dry cutting method. The wear values in %0,5 and %1 nanoparticle reinforced MQL methods are respectively compared to the dry cutting method values; decreased by %31,76 and %26,7. As emphasized in the literature, ın this study, it was determined that the most effective parameter on surface roughness was the feed, the most effective parameter on temperature was cooling method, and the most effective parameter on wear was cutting speed.