CW509L pirinç alaşımının delik delme prosesinin deneysel incelenmesi ve optimizasyonu
Drilling process of CW509L brass alloy experimental investigation and optimization
Yazar: YUNUS GÜLMEZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALİ ERGÜN ERTÜRK
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Taguchi deneyleri = Taguchi experiments ; Taguchi yöntemi = Taguchi method

Özet:
Pirinç malzemeler yüksek oranlarda bakır ve çinko elementlerinden oluşan
alaşımlardır. Bu malzemeler yüksek mukavemet, süneklik, aşınma direnci, korozyon
direnci, sertlik, yüksek termal ve elektrik iletkenliği, geri dönüşebilirlik, antibakteriyel, hijyenik, aynı zamanda kabul edilebilir işlenebilirlik ve
şekillendirilebilirlik gibi olağanüstü özelliklere sahip oldukları için çok geniş bir
kullanım alanına sahiptirler. Pirinç alaşım türlerinden CW617 (CuZn40Pb2) sıcak
dövme ve işleme proseslerine uygun olduğu için otomotiv, ısıtma, soğutma ve tesisat
gibi birçok sektörde tercih edilmektedir. İçeriğinde %60'a kadar bakır, %1,5-2,5
aralığında kurşun, %35 ve üzeri çinko, toplamda %1'in altında kalay, demir, nikel,
alüminyum bulunduran bakır çinko alaşımıdır. Pirinç alaşımlarının ana elementleri
olan bakır ve çinkoya ilaveten, kursun, kalay, demir, nikel, alüminyum, zirkonyum,
silisyum, fosfor, bizmut, mangan, antimon ve arsenik alaşıma en çok ilave edilen
elementler içerisindedir. Ancak kurşun, insan ve doğa için tehlike oluşturan ağır
metal grubunda olduğu için, özellikle içme sularında pirinç alaşımlarından üretilen
tesisat malzemelerindeki kurşun oranının %0,2'den fazla olmaması gerekmektedir.
Bu amaçla alternatif olarak sürekli yeni malzemeler üretilmektedir ki CW509L
kurşunsuz pirinç malzemesi bunlardan birisidir. Fakat kurşunsuz pirinçlerde
işlenebilirlik açısından birçok problemle karşılaşılmaktadır. Tez kapsamın da
CW509L malzemesinin talaşlı işlenebilirliği delik delme süreci dikkate alınarak
incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmada farklı ilerleme hızı ve kesme hızı
parametrelerinin, kesme kuvvetleri, talaş morfolojisi, işlenen parçanın yüzey
pürüzlülüğü, boyutsal doğruluk, yüzey altı sertliği ve kesici kenar ağız birikintisi
oluşumu parametreleri üzerine etkileri incelenmiştir. Deneysel metodolojide tam
faktöriyel deney tasarımı yöntemi kullanılmıştır. Deneysel çalışmadaki değişkenlerin
elde edilen sonuçlara etkisi, ANOVA metotu kullanılarak sayısal olarak ortaya
konulmuştur. Elde edilen analiz sonuçlarına göre, Taguchi yöntemi kullanılarak
ölçümler için optimum parametreler belirlenmiştir. Böylece çok geniş bir aralıkta
seçilmiş olan kesme parametrelerinin elde edilen her bir çıktıya etkisi sistematik
olarak ortaya konulmuştur.

Abstract:
Brass materials are alloys consisting of high proportions of copper and zinc elements.
These materials have a wide range of uses as they have extraordinary properties such
as high strength, ductility, wear resistance, corrosion resistance, hardness, high
thermal and electrical conductivity, recyclability, anti-bacterial, hygienic, as well as
acceptable machinability and formability.CW617 (CuZn40Pb2), one of the brass
alloy types, is preferred in many sectors such as automotive, heating, cooling and
plumbing because it is suitable for hot forging and machining processes. It is a
copper-zinc alloy containing up to 60% copper in total, 1.5-2.5% lead, 35% or more
zinc, and less than 1% tin, iron, nickel and aluminum. In addition to copper and zinc,
which are the main elements of brass alloys, lead, tin, iron, nickel, aluminum,
zirconium, silicon, phosphorus, bismuth, manganese, antimony and arsenic are
among the elements most frequently added to the alloy. However, since lead is in the
heavy metal group that poses a danger to humans and nature, the lead rate in
plumbing materials produced from brass alloys, especially in drinking water, should
not be more than 0.2%. For this purpose, new materials are constantly produced as
alternatives, and CW509L lead-free brass material is one of them. However, many
problems are encountered in terms of machinability in lead-free brass. Within the
scope of the thesis, the machinability of CW509L material was examined by
considering the drilling process. In the experimental study, the effects of different
feed speed and cutting speed parameters on cutting forces, chip morphology, surface
roughness, dimensional accuracy of the workpiece, subsurface hardness and built up
edge formation parameters were examined. The full factorial experimental design
method was used in the experimental methodology. The effects of the variables in
the experimental study on the results obtained were demonstrated numerically using
ANOVA method. According to the analysis results, optimum parameters for
measurements were determined using the Taguchi method. Thus, the effect of cutting
parameters selected in a wide range on each output obtained has been systematically
revealed.