Paslanmaz çeliğin nanoakışkan kullanılan minimum miktarda yağlama yöntemiyle sürdürülebilir tornalanması
Sustainable turning of stainless steel by the minimum quantity lubrication method using nanofluid
Yazar: EMİRHAN SAATÇİ
Danışman: DOÇ. DR. ALPER UYSAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Genetik algoritmalar = Genetic algorithms ; Karbondioksit salınımı = Carbondioxide emission ; Kesme kuvveti = Cutting force ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Talaşlı üretim = Machining ; Yağlama = Lubrication ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Paslanmaz çelik malzemeler sahip oldukları yüksek çalışma sertleşmesi (pekleşme), düşük termal iletkenlik özelliklerinden dolayı talaşlı imalatı zor bir malzemedir. Paslanmaz çelik malzemelerin talaşlı imalatı bazı kimyasal kesme sıvılarının kullanımı ile mümkündür fakat bu kimyasal kesme sıvılarının bol miktarda kullanılması hem insan sağlığı hem de çevre açısından olumsuz sonuçlar doğurmakta ve yüksek maliyetleri nedeniyle işlem maliyetlerini yükseltmektedir. Bu çalışmada AISI 310S östenitik paslanmaz çelik malzeme, ticari bitkisel kesme sıvısına nano parçacıklar katılarak hazırlanan nanoakışkanların kullanıldığı MMY ile çevreye en az zararı vermeyi amaçlayarak işlenmiştir ve çevreye zarar verme miktarları hesaplanarak ortaya konmuştur. Literatürde paslanmaz çelik malzemelerin nanaakışkan MMY ile tornalanması konusunda çok az çalışma bulunmaktadır.

Bu çalışmada; kesme sıvısı olarak ticari bitkisel kesme sıvısının yanı sıra ticari bitkisel kesme sıvısına grafen nano parçacık eklenerek hazırlanan grafen nanoakışkan, MoS2 ilave edilerek hazırlanan MoS2 nanoakışkan, her iki nano parçacıktan ağırlıkça eşit olarak eklenip hazırlanan hibrit nanoakışkan kullanılmıştır. Tornalama deneyleri üç farklı kesme hızı (120 m/dak, 170 m/dak ve 220 m/dak), üç farklı ilerleme miktarı değerinde (0,1 mm/dev, 0,15 mm/dev ve 0,2 mm/dev) gerçekleştirilmiştir. Tüm bu soğutucu-yağlayıcıların etkisinin incelenebilmesi için kuru soğutma koşulunda da tornalama deneyleri yapılmıştır. Yapılan tüm bu deneyler ışığında numunelerin yüzey pürüzlülükleri ve talaş kaldırma kuvvetleri ölçülmüş, talaşlı imalat sırasında çevreye salınan karbon emisyon miktarları ve birim talaşlı imalat maliyetleri hesaplanmış ve soğutucu-yağlayıcıların etkisi incelenmiştir.
Deneysel çalışmalar sonucunda, nanoakışkan kullanılan MMY'nin paslanmaz çelik malzemenin tornalanmasına olumlu etki ettiği, artan ilerleme hızının işlenen yüzey kalitesini iyileştirdiği, artan ilerleme miktarı değerinin talaş kaldırma kuvvetlerini düşürdüğü ve yüksek kesme hızı, düşük ilerleme miktarı ve nanoakışkan MMY'nin sürdürülebilir imalata olumlu etki ettiği gözlemlenmiştir. Nano parçacık bazında yapılan incelemede en iyi ve sürdürülebilir sonuçlar grafen nano parçacıkların kullanılmasında elde edilmiştir.

Abstract:
Stainless steel materials are difficult to machine due to their high work hardening (hardening) and low thermal conductivity properties. Machining of stainless steel materials is possible with the use of some chemical cutting fluids, but the abundant use of these chemical cutting fluids has negative consequences for both human health and the environment, and increases the processing costs due to their high costs. In this study, AISI 310S austenitic stainless steel material was processed with MQL, which uses nanofluids prepared by adding nanoparticles to commercial vegetable cutting fluid, with the aim of causing the least damage to the environment and the amount of damage to the environment has been calculated. There are very few studies in the literature on the turning of stainless steel materials with a fluidized MQL. In this study; In addition to commercial vegetable cutting fluid as cutting fluid, graphene nanofluid prepared by adding graphene nanoparticles to commercial vegetable cutting fluid, MoS2 nanofluid prepared by adding MoS2, hybrid nanofluid prepared by adding

both nanoparticles equally by weight were used. Turning experiments were performed at three different cutting speeds (120 m/min, 170 m/min and 220 m/min), three different feed rates (0.1 mm/rev, 0.15 mm/rev and 0.2 mm/rev). has been carried out. In order to examine the effect of all these coolant-lubricants, turning experiments were also carried out under dry cooling condition. In the light of all these experiments, the surface roughness and cutting forces of the samples were measured, the amount of carbon emissions released to the environment during machining and unit machining costs were calculated, and the effect of cooling-lubricants was examined. As a result of experimental studies, MQL using nanofluid has a positive effect on the turning of stainless steel material, increasing feed rate improves the machined surface quality, increasing feed rate decreases the cutting forces, and high cutting speed, low feed rate and nanofluid MQL have a positive effect on sustainable manufacturing has been observed. The best and sustainable results were obtained in the analysis made on the basis of nanoparticles, using graphene nanoparticles.