Kesici takımların ısı pompası tekniği ile soğutulması
Cooling of cutting tools with heat pump technique
Yazar: OZAN ULAŞ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ÇALIŞKAN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada hedeflenen, talaş kaldırma prosesinin verimliliği incelenerek, verimliliğin arttırılmasıdır. Kapsam olarak, uygun görülen iş çeliği ile tek işleme prosesi sonucu meydana gelen ısının takım ve iş parçası üzerindeki etkilerini gözlemlemektir.

Araştırmanın çıkış noktası, kesici takımlardaki takım ömrü ve ısınan takımın soğutulması için kullanılan endüstriyel kesme sıvılarının iş sağlığı ve güvenliği risklerinin önüne geçilmesi gerektiği fikridir. Yani maliyet ve iş sağlığı açısından öncelik verilmiştir. Kalıpçılık sektöründe yaygın olarak kullanılan 2344 iş çeliğine Ø20 çapında 1600 Hv30 sertliğinde, 4 ağızlı parmak freze ile kesme işlemi yapılmıştır. Kesme işleminde meydana gelen ısının, soğutma şekline göre incelenip; iş parçasının yüzey kalitesi, kesici takım aşınma oranları, meydana gelen ısının kıyaslamaları yapılmıştır. Takımı zorlayabilecek parametreler seçilmiştir. Öncelikle herzmanki soğutma yöntemiyle iş parçası işlenmiş ve çıktılar incelenmiştir. Kullanılan bor yağının etkisini analiz edebilmek için aynı şartlarda iş parçası işleme yapılmıştır. Kesici takımın, ısıya maruz kalma süresi ile kullanılan soğutma yöntemi arasında büyük bir ilişki olduğu görülmüştür. Sürecin iyileştirilebilmesi için bor yağı yerine şartlandırılmış hava kullanımının etkili olacağı öngörülmüştür. Etkili bir ısı pompası düzeneği ile bor yağı kullanılarak işlemede elde edilen ısıya düşürülmesi hedeflendi. Üçüncü deney, aynı koşullar altında, ısı pompası prensibinde çalışan bir nozül yardımıyla gerçekleştirildi. Çıkan sonuçlar, bor yağı ile işlemede oluşan kesici takım aşınmasına ulaşılamadı. İş parçasındaki yüzey kalitesi, kuru işlemeye göre alternatif işleme olabileceği ön görülmüştür.

Araştırmada elde edilen bulgulara göre; Kesme aşamasında oluşan ısı, kesici takımdaki aşınma oranına ve iş parçası kalitesine etkisinin olduğu sonucuna varılmıştır. Deneyler incelendiğinde şartlandırılmış hava ile işleme prosesi kayıpları kontrol altına alınabileceği, daha etkilin sonuçların elde edilebileceği görüşünü ortaya çıkarmaktadır. Kuru işlemeye kesin olarak alternatif düşünülmesi gereken şartlandırılmış hava kullanılarak yapılan işleme, deney tasarımı yapılarak verimli sonuçlar elde edilebilir.

Abstract:
The target of this study is to increase productivity by examining the efficiency of the chip removal process. The scope of the study is to observe the effects of heat treatment as a result of a single machining process on the tool and workpiece.

The starting point of the study is the idea that the tool life in the cutting tools and the occupational health and safety risks of the industrial cutting fluids used for the cooling of the heated tool should be avoided. In other words, priority had given to cost and occupational health. The 2344 work steel, which is widely used in the mold industry, had machining with Ø20 diameter 1600 Hv30 hardness and 4-ring end milling. The heat occurring in the cutting process is examined according to the type of cooling; The surface quality of the workpiece, cutting tool wear rates and the heat generated are compared.
The parameters that can force the cutting tool had been selected. First of all, with the usual cooling method workpiece has been processed and the outputs has been examined.
In order to analyze the effect of the boron oil used, workpieces has been processed under the same conditions. It was observed that the cutting tool has a major degree of relationship the heat exposure time with the cooling method used. In order to improve the process, the use of conditioned air instead of boron oil is predicted to be effective. It was aimed to reduce the heat obtained in processing using boron oil with an effective heat pump assembly. The third experiment was carried out with the same conditions with the help of a nozzle working in the principle of heat pump. The results did not reach the cutting tool wear in processing with boron oil. The surface quality of the workpiece is predicted to be alternative to dry machining. 

According to the findings of the research;Heat generated during the cutting phase, has been concluded that the wear rate in the cutting stage and the workpiece quality effect. When the experiments are examined, it is thought that losses in conditioned air treatment can be kept under control and it is thought that more effective results can be obtained. The processing by using conditioned air, which must be considered as an alternative to dry processing, It can be designed by experimental design  and yielding efficient results.