Havacılık sektöründe kompozit metal malzeme kombinasyonlarında delik delme prosesinin iyileştirilmesi
Improving of the hole drilling process for metal composite combinations at aerospace industry
Yazar: TAMER ÇOBANOĞLU
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, havacılık sektöründe kompozit ve kompozit/metal istif yapılar üzerinde gerçekleştirilen ve montaj aşamasındaki tüm delme sürecini kapsayan manuel ve otomatik delik delme operasyonlarında matkap geometrisinin ve kesme hızının, delik kalitesi ve kesme performansına olan etkisi incelenmiştir. Çalışmalar dört aşamada gerçekleştirilmiştir. Faz-1 aşamasında ticari olarak elde edilebilen matkap geometrisi ile bu çalışma için geliştirilen üç yeni matkap geometrisi; delik çapı, silindiriklik ve delaminasyon verilerine göre deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Faz-2 aşamasında, kompozit/metal istif plakada test edilmek üzere geliştirilen üç adet matkap geometrisi; delik çapı, yüzey pürüzlülüğü, delaminasyon ve takım aşınması verilerine göre deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Faz-3A aşamasında, daha başarılı olduğu tespit edilen Tip-A matkap ile üç farklı kesme hızı değeri (51 m/dak, 94 m/dak, 163 m/dak); delik çapı, dairesellik, silindiriklik, ve yüzey pürüzlülüğü verilerine göre deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Faz-3B aşamasında 94 m/dak kesme hızı ile delinen delikler; delik çapı, dairesellik, silindiriklik, yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması ve delaminasyon verilerine göre deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları varyans analizi ve proses yeterlilik analizi kullanılarak değerlendirilmiştir. Çalışmalar montaj aşamasında kullanılan havalı portatif ekipmanlar ile tüm delik delme prosesini analiz edecek şekilde gerçekleştirilmiş. Sonuç olarak, montaj aşamasında delik delme operasyonlarında matkap geometrisinin ve optimum kesme hızının belirlenmesinde farklı yaklaşımların deney sonuçları üzerindeki önemi ve etki oranları ortaya konmuştur. Faz-1 aşamasında yeni geliştirilen 17 nolu matkap geometrisinin, Faz-2 aşamasında Tip-A matkap geometrisinin, Faz-3A aşamasında 94 m/dak kesme hızının daha başarılı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Faz-1 aşamasındaki çalışma ile delik delme süresi delik başına 1,5 dakikadan 1 dakikaya düşürülmüştür.  Faz-3B aşamasında delinen 30 adet delik sonuçlarına göre Tip-A matkap ve 94 m/dak kesme hızı için proses yeterlilik indisi değerlerinin 1,33 üzerinde çıktığı gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of drill geometry and cutting speed on hole quality and cutting performance in manual and automatic drilling operations performed on composite and composite / metal stack structures by covering the entire drilling process during the assembly phase in the aviation industry was investigated. Studies were carried out in four stages. In Phase-1, three new drill geometries developed for this study and commercially available drill geometries were compared experimentally according to the hole diameter, cylindricity and delamination data. In Phase-2, three drill geometries developed for testing on composite / metal stack were compared experimentally according to the hole diameter, surface roughness, delamination and tool wear data. In Phase-3A, three different cutting speed values (51 m / min, 94 m / min, 163 m / min) by using Type-A drill were compared experimentally according to the hole diameter, circularity, cylindricity, and surface roughness data. In phase-3B, the holes drilled at 94 m / min cutting speed were compared experimentally according to the hole diameter, circularity, cylindricity, surface roughness, tool wear and delamination data. Experimental results were evaluated using variance analysis and process capability analysis. The studies were carried out to analyze the whole drilling process with pneumatic portable equipments used during the assembly operations. As a result, the importance and effect rates of different approaches on the test results in determining the drill geometry and optimum cutting speed in drilling operations during the assembly were revealed. It was observed that the newly developed drill geometry no 17 in Phase-1, Type-A drill geometry in Phase-2, cutting speed of 94 m / min in Phase-3A yielded more successful results. With the work in Phase-1, the drilling time has been reduced from 1.5 minutes per hole to 1 minute per hole. According to the results of 30 holes drilled in Phase-3B, it was observed that the process capability index values for Type-A drill and 94 m / min cutting speed were higher than 1,33.