İşlenmesi zor malzemelerin yüksek basınçlı soğutma sistemi ile işlenmesinde kalıntı gerilme ve sıcaklık değişiminin analizi
Machining of hard to machine materials with high pressure cooling system analysis of residual stress and temperature changes
Yazar: LOKMAN YÜNLÜ
Danışman: PROF. DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yüksek basınçlı soğutma sistemi (YBS), talaşlı imalatta talaş kaldırma oranını ve prodüktiviteyi önemli ölçüde artıran bir yöntemdir. Bunların yanı sıra takım-talaş ara yüzündeki sıcaklığın azaltılmasında, talaş kontrolünün geliştirilmesinde ve takım ömrünün artırılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu amaçla sunulan tez çalışmasında Havacılık ve Uzay endüstrisinde geniş kullanım alanına sahip Inconel 718 ve Ti-6Al-4V alaşımların yüksek basınçlı soğutma koşulları altında işlenebilirliği araştırılmıştır. Bu alaşımların işlenebilirliğini incelemek amacıyla çeşitli kesme parametrelerinde (kesme derinliği, kesme hızı, ilerleme oranı), soğutma şartlarında (geleneksel, 150, 300 bar) TiN, Al2O3, Ti (C,N) kaplamalı kesici takımlar kullanılarak bir dizi tornalama testleri yapılmıştır. Deneyler esnasında mineral esaslı kesme sıvısı kullanılmış, kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğü değerleri kaydedilmiştir. Ayrıca kesme parametrelerine ve soğutma koşullarına bağlı olarak kesici takımların ömürleri tespit edilmiştir. Elde edilen deney sonuçları analiz edilerek optimum kesme şartları belirlenmiştir. Bunlara ek olarak takım ucu sıcaklığı ve işlemeden sonra iş parçası üzerindeki kalıntı gerilmeler ölçülmüştür. Ölçümlerden elde edilen veriler bir sonlu elemanlar modelinden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. 
Yapılan tüm bu çalışmaların sonuçları incelendiğinde, YBS'nin Inconel 718 ve Ti-6Al-4V gibi alaşımların tornalanmasında işleme performansını kayda değer bir şekilde etkilediği ortaya çıkarılmıştır. Bu bağlamda YBS kullanımı ile takım-talaş ara yüzündeki sıcaklıklar, takım aşınmaları önemli ölçüde azaltılmış ve etkin bir talaş kontrolü sağlanmıştır. Bunlara bağlı olarak da parça üzerindeki kalıntı gerilmelerin tipi ve miktarı olumlu yönde değişiklik göstermiştir.

Abstract:
High Pressure Cooling System (HPC) is a method that significantly increases material removal rate and productivity in metal cutting. As well as, it plays an important role in decreasing of temperature at tool-chip interface, improving of chip control and prolonging of tool life. For this purpose, machinability of Inconel 718 and Ti-6Al-4V which have wide usage in aerospace industry were investigated under the high pressure cooling conditions within it presented thesis. In order to examine machinability of these material, numerous turning tests were made with various cutting parameters (depth of cut, cutting speed, feed rate), cooling conditions (conventional, 150, 300 bar) and cutting tools that have TiN, Al2O3, Ti (C,N) coating. During the experiments, mineral-based cutting fluids were used and cutting forces and surface roughness values were recorded. Also, cutting tool life depending on cutting parameters and cooling conditions were determined. Optimum cutting parameters were achieved by analyzing obtained experimental results. In addition, cutting tool tip temperatures and residual stresses on workpiece after machining were measured and the results were compared with result obtained from achieved a Finite Element Modelling. 
As result of all these studies, it is shown that HPC considerably affects the machining performance especially in turning of Inconel 718 and Ti-6Al-4V alloys. So, tool-chip interface temperature and tool wear were remarkably decreased and effective chip control were provided by using HPC. Depending upon these facts, type and amount of residual stresses on workpiece also showed change positively.