Aşındırıcı su jeti kesme sistemlerinin kayaç kesme performanslarının araştırılması
Investigating performances of abrasive cutting systems in rock cutting
Yazar: İZZET KARAKURT
Danışman: Y.DOÇ.DR. KERİM AYDINER
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
ÖZETAşındırıcı Su Jeti Kesme Sistemlerinin Kayaç Kesme Performanslarının Araştırılmasızzet KARAKURTDarbe ya da basınç etkisinden faydalanılarak suyun malzemelerin kesilmesinde kullanımı1930'lu yıllara kadar dayanır. Ancak, yöntem 1980'lerden sonra daha çok ilgi çekmiş veendüstride çok farklı alanlarda yaygın kullanım olanağı bulmuştur. Düşük basınçlarda çalışmaolanağı sunan ve aşındırıcı malzeme eklenerek uygulanan aşındırıcı su jeti yöntemi özellikle sertmalzemelerin kesilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aşındırıcı su jeti kesme sistemlerimadencilik endüstrisinde daha çok doğal taş üretim işlemlerinde ocakta blok üretimi ya dafabrikada son ürün üretimi süreçlerinde kullanım olanağı bulmuştur. Geleneksel kesme sistemleriile kıyaslandıklarında su jeti kesme sistemlerinin düşük çalışma basıncı gereksinimi, esnek ve çok-eksende kesme yetenekleri gibi önemli avantajlara sahip olduğu söylenebilir. Yöntem, ayrıca,geleneksel sistemlerinde olduğu gibi kesilen yüzeylerde ısı artışına sebep olmaz.Bu çalışmada aşındırıcı su jeti kesme sistemlerinin farklı kökenden kayaçlarda kesmeperformansı araştırıldı. Çalışmada beş farklı kökenden doğal taş kullanıldı. Üç-eksende hareketedebilen, bilgisayar kontrollü bir aşındırıcı su jeti sisteminin kullanıldığı deneysel çalışmalardasistemin çalışma parametreleri olan pompa basıncı, kesme hızı, aşındırıcı besleme miktarı vememe-örnek mesafesi incelendi. Sistemin kesme performansı kesme derinliği, kesme genişliği vekesme-aşınma bölgesi derinliği ölçütleri tabanında analiz edilmiştir. Ayrıca yüzey dalgalılığı ya dakesilen yüzeylerin kalitesi de incelenmiştir.Analizlerin sonucunda kullanılan kayaçlarda düşük kesme hızı ve meme-örnek mesafesideğerleri ile yüksek kesme performansı elde edildi. Her iki değişkenin yüksek değerleri için dekötü performans elde edildi, kesme genişliği artarken kesme derinliği değeri azaldı. Öte yandan,kesme hızı ve meme-örnek mesafesinin artışı ile örneklerin kesme yüzey kaliteleri de kötüleşti.Aşındırıcı besleme miktarının artışı ise kesme deriliğinin artışını sağlamış ise de kesme genişliğive kesilen yüzeylerinin kalitelerinin kötüleşmesine neden olmuştur.Anahtar Kelimeler : Doğal Taş, Kayaç Kesme, Aşındırıcı Su Jeti, Yüksek Basınç Su Jeti, YüzeyDalgalılığı, Yüzey Topoğrafyası

Abstract:
SUMMARYInvestigating Performances of Abrasive Cutting Systems in Rock Cuttingzzet KARAKURTBenefiting from its impact or pressure effect, the use of water in cutting of materials datesback 30s. However, it has gained importance following 80s and water jet cutting technology hasfound extensive applications in diverse areas of industry. Abrasive water jets including abrasivematerial particles allow to use lower working pressures and has been used especially in cuttingharder materials like metals. In mining industry, the water jet cutting systems are used basically inblock production in natural stone quarries and final processing of slabs in marble plants. The waterjet systems have important advantages over the conventional cutting systems as low workingpressure requirement, flexible and multi-axis cutting ability. It also eliminates the heataccumulation on the material surfaces as is the case in the conventional systems.This research investigates the cutting performance of the abrasive water jet systems incutting rocks of different genesis. Five different types of natural stones were used in the research.A computer controlled water jet system capable to three-axis movement was used in theexperiments. In the experiments the operating variables tested are pump pressure, cutting speed,abrasive feed rate and standoff distance. Cutting performance of the system was analyzed on threecriteria as cutting depth, cutting width, smooth surface depth. Surface striation characteristicswere, also, analyzed.As a result of the analyses, low cutting speed and standoff distance variables providedimproved cutting performances. When higher values were selected, the values obtained for both ofthe variables were worsened. Cutting width values were increased while cutting depths weredecreased. Surface qualities of the samples were also worsened with the higher values of thecutting speed and standoff distances. Increase of the abrasive mass flow rate value brought theresult of increased cutting depth. However, the cutting width and surface qualities affectedadversely.Keywords: Natural Stones, Rock Cutting, Abrasive Water Jet, High Pressure Water jet, Striation,Surface Topography