AA 7075 ve AA 2024 alüminyum malzemelerine delik delinmesinde soğutma yöntemlerinin işleme performansına etkilerinin incelenmesi
INVESTIGATION OF THE EFFECT OF COOLING CONDITIONS ON CUTTING PERFORMANCE IN DRILLING AA7075 AND AA2024 ALUMINUM MATERIALS
Yazar: AYŞEGÜL ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Talaşlı imalat işlemlerinde kullanılan kesme sıvısı miktarının kontrolü, hem doğaya ve insan sağlığına olan etkisi açısından hem de toplam üretim maliyeti açısından çok önemlidir. Kesme sıvısının olumsuz etkilerini yok etmek, üretim maliyetini düşürmek ve ürün kalitesini artırmak için son yıllarda kullanılan Minimum Miktarda Yağlama (MMY) yönteminin incelendiği bu çalışmada, AA7075 ve AA2024 alüminyum alaşımları dört farklı soğutma yöntemi (içten MMY, dıştan MMY, geleneksel soğutma ve basınçlı havayla soğutma), dört farklı kesme hızı (100, 125, 150, 175 m/dk) ve dört farklı ilerleme (0,10, 0,15, 0,20, 0,25 mm/dev) kullanılarak delik delme işlemine tabi tutulmuştur. Teknik kısıtlarla ilgili olarak dört soğutma yöntemi iki ayrı tezgahta uygulanabildiği için, tezgah faktörünün belirlenebilmesi adına kuru kesme şartlarında ek deneyler yapılmıştır. Yapılan ek deneylerde üç farklı takım tezgahı (EcoSpeed-ES, DS Droop Rein-PMM ve Mori Seiki-MS), üç farklı kesme hızı (100, 125, 150 m/dk) ve üç farklı ilerleme (0,10, 0,15, 0,20 mm/dev) kullanılmıştır. Soğutma şartlarının karşılaştırıldığı ana deneyler ve tezgah faktörünün karşılaştırıldığı ek deneyler Taguchi deney tasarımına göre yapılmıştır. Deneyler sonunda deliklerin yüzey pürüzlüğü, çaptan sapma, dairesellikten sapma ve silindiriklikten sapma olmak üzere delik kalitesinin yanında, kesici takımlara etki eden ilerleme kuvvetleri ve momentler incelenmiştir. Elde edilen verilere ANOVA ve Sinyal/Gürültü (S/N) testleri yapılarak değerlendirilmiştir. Deneyler sonunda çıktı parametrelerini en çok soğutma yöntemlerinin etkilediği tespit edilmiştir. En düşük değerler geleneksel soğutma uygulamasında gözlenirken, içten MMY uygulamasında elde edilen sonuçların geleneksel soğutma yöntemine çok yakın olduğu görülmüştür. İlerlemelerdeki artış tüm çıktı parametrelerinde genelde artışa neden olurken, kesme hızının çıktı parametreleri üzerindeki etkisi daha belirsiz olmuştur. AA7075 alaşımından elde edilen sonuçların; kuvvet, moment ve yüzey pürüzlüğünde daha belirgin olmakla birlikte genel olarak çıktı paramatrelerinde, AA2024 alaşımından daha düşük olduğu görülmüştür. Yapılan tekrar deneylerinde tüm çıktı parametreleri için 1. delikten 30. deliğe artış miktarı geleneksel soğutma ve içten MMY uygulamalarında düşük olurken, dıştan MMY ve basınçlı havayla soğutmada daha yüksek olmuştur. Tezgah kıyasının yapıldığı ek deneylerde ise kuru kesme şartlarında elde edilen tüm çıktı parametreleri tüm soğutma yöntemlerinin kullanıldığı uygulamalardan daha yüksek çıkmıştır. ES tezgahında yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar PMM tezgahından elde edilen sonuçlara yakın olmakla birlikte PMM tezgahında elde edilen sonuçların % 1-6 daha düşük olduğu görülmüştür.

Abstract:
Controlling the amount of the cutting fluid used in machining processes is important in terms of its effects on the environment, human health, and also on the total cost of production. In this study, which the MQL tecnique were investigated, which is used in recent years in order to annihilate the negative effect of cutting fluid, decrease the cost of production and to increase the product quality, the AA7075 and AA2024 aluminum alloys were subjected to drilling process using four different cooling conditions (internal MQL, external MQL, conventional cooling and cooling with pressure air), four different cutting speeds (100, 125, 150, 175 m/min) and four different feed rates (0,10, 0,15, 0,20, 0,25 mm/rev). Because of technical constraint, the four cooling methods can be applied on the two different machine tools, extra experiments were conducted under dry cutting condition in order to determine the factor of machine tools. In the extra-experiments, three different machine tools (EcoSpeed-ES, DS Droop Rein-PMM ve Mori Seiki-MS), three different cutting speeds (100, 125, 150 m/min) and three different feed rates (0,10, 0,15, 0,20 mm/rev) were used. The main experiments in which the cooling conditions were compared and the extra experiments in which machine tools were compared have been performed with respect to Taghuchi experimental design method. At the end of experiments, in addition to the hole quality such as surface roughness of hole, diametrical deviation, ovality and axial deviation, the effect of thrust forses and torques on cutting tools were investigeted. Experimental results were evaluated after being subjected to analysis of Signal/Noise (S/N) and ANOVA. At the end of experiments, it was determined that cooling methods have the most effect on output parameters. It was observed that while the lowest values were found at conventional cooling application, the results from the application of internal MQL were very similar to conventional cooling method. While increased feed rate generally caused increase in all output parameters, the cutting speed has unclear effect on output parameters. It was observed that altough the results obtained from AA7075 aluminium alloy are more clear on thrust force, torque and surface roughness, it was generally lower than that the results obtained from AA2024 alüminyum alloy in the output parameters. At repetition experiments the increase rate from 1st hole to 30th hole for all output parameters was low at the conventional cooling and internal MQL methods while it was high at the external MQL and cooling with pressure air methods. At extra-experiments in which the machine tools were compared, all output parameters obtained under dry conditions were higher than the parameters obtained from the applications with all cooling methods used. The results obtained from PMM machine tool were lower 1-6 % than from those obtained at ES machine tool, altough the results obtained from ES machine tools were close to those obtained from PMM machine tool.