Inconel 718 süperalaşımın minimum miktarda yağlama (MQL) yöntemi kullanılarak frezelenmesinde farklı nano akışkanların işlenebilirliğe etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of different nano fluids on machinability in milling of Inconel 718 superalloy using minimum quantity of lubrication method (MQL)
Yazar: TUNCAY DİKİCİ
Danışman: DOÇ. DR. BİLAL KURŞUNCU
Bartın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Magnezyum oksit = Magnesium oxide ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Süperalaşımlar günümüz yüksek teknoloji ürünlerinin üretiminde talep edilen farklı ihtiyaçlara cevap verebilen malzemelerdir. Süperalaşımların çok kullanılan nikel bazlı Inconel ailesi, yüksek sıcaklıklarda göstermiş olduğu yüksek çekme dayanımı, sürünme direnci ve korozyona dayanıklılık özellikleriyle öne çıkmaktadır. Yapısında bulunan alaşım elementlerinin vermiş olduğu avantajlara karşılık işlenebilmesine yapmış olduğu negatif katkılar araştırmacılar tarafından dengelenmeye çalışılmaktadır. Bu nedenle üretim süreçlerinde çok çeşitli yöntemler denenerek işlenebilirliği geliştirme çabası, çalışmaların odak noktası olmuştur. 
Bu yöntemlerden minimum miktarda yağlama yöntemi soğutma ihtiyacına verdiği cevap ile çevrenin korunmasına ve insan sağlığına duyarlılık arasında denge kurmuş önemli bir metottur. Burada kullanılan soğutma sıvısına nano partikül ilavesi ile oluşturulan nano akışkanlar olayın seyrini değiştirebilecek derecede dikkate değer katkılar sunmaktadır. Çeşitli nano akışkanların değişik imalat yöntemlerinde denenerek prosese etkileri ölçülmektedir. Burada çalışmalar çeşitli ve sayıca çok olsa da henüz araştırılmamış oldukça fazla varyasyon bulunmaktadır.
Bu araştırma kapsamında nano akışkanların oldukça sınırlı çalışıldığı yüzey frezelemede, daha önce çalışılmamış nano akışkanlar minimum miktarda yağlama yöntemi ile denenmiştir. Bunlar çinko oksit (ZnO), magnezyum oksit (MgO) ve molibden disülfür (MoS2) olarak belirlenmiştir. Üç farklı nano akışkan ve ilaveten karşılaştırma yapabilmek için baz akışkanla beraber 4 farklı akışkan, 4 farklı kesme hızı, 4 farklı ilerleme miktarı ve 4 farklı kesme derinliğinde denemesi yapılmıştır. 
Kesme parametrelerinin etkilerini sağlıklı ölçebilmek için her kesme sonunda yüzeyde 3 farklı noktadan yüzey pürüzlülük ölçümü alınmıştır. Tezgâha bağlı dinamometre ile kesme kuvvetleri ölçülerek bilgisayara aktarılmış ve bilgisayar programında işlenmiştir. Sonuçlar farklı yöntemlerle analiz edilmiştir. Her işlem sonrasında takım ucu yerinden sökülerek mikroskop altında aşınma miktarına bakılmış ve ölçümler alınarak bilgisayara kaydedilmiştir.
Yapılan deneyler sonucu nano akışkanların değişen oranlarda kesme parametrelerini iyileştirdiği görülmüştür. Nano akışkanlar kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğüne 3. derece etkili olurken en iyi etkiyi takım ömrüne katkıda sunmuşlardır. En düşük kesme kuvveti değeri 35 m/dk ilerleme hızı ve 0,10 mm derinliği ile yapılan deneyde ölçülmüştür. Nano akışkanlar içerisinde en düşük pürüzlülük değeri %1'lik MoS2 nano akışkanla yapılan deneyde görülmüştür.

Abstract:
Superalloys are materials that can meet the different needs demanded in the production of today's high-tech products. Nickel-based Inconel family of superalloys, which is widely used, stands out with its high tensile strength, creep resistance and corrosion resistance properties at high temperatures. In spite of the advantages given by the alloying elements in its structure, the negative contributions to its machinability are tried to be balanced by the researchers. For this reason, the effort to improve machinability by trying various methods in production processes has been the focus of the studies.
Among these methods, the minimum amount of lubrication method is an important method that balances the response to the need for cooling with sensitivity to environmental protection and human health. The nanofluids created by adding nanoparticles to the cooling fluid used here offer remarkable contributions that can change the course of the event. Various nanofluids are tested in different manufacturing methods and their effects on the process are measured. Although the studies here are diverse and numerous, there are quite a few variations that have not yet been explored.
Within the scope of this research, nanofluids that have not been studied before were tested with a minimum quantity of lubrication method in surface milling, where nanofluids have been studied very limitedly. These are designated as zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO) and molybdenum disulfide (MoS2). Three different nano fluids and additionally 4 different fluids with base fluid, 4 different cutting speeds, 4 different feed rates and 4 different depths of cut were tested for comparison.
In order to measure the effects of cutting parameters, surface roughness measurements were taken from 3 different points on the surface at the end of each cut. Cutting forces were measured with a dynamometer connected to the bench, transferred to the computer and processed in the computer programme. The results were analysed by different methods. After each operation, the tool tip was removed and the amount of wear was examined under a microscope and the measurements were taken and recorded on the computer.
As a result of the experiments, it was observed that nano fluids improved cutting parameters at varying rates. While nano fluids were effective on cutting force and surface roughness in the 3rd degree, they contributed the best effect on tool life. The lowest cutting force value was measured in the experiment with 35 m/min feed rate and 0.10 mm depth. The lowest roughness value among the nano fluids was observed in the experiment with 1% MoS2 nano fluid.