Havacılık ve uzay sektöründe kullanılan 7075 – t651 alüminyum alaşımının işlenmesi için özel imalat matkap uçlarının deney tasarımı yöntemi ile performansının optimizasyonu
Optimization of performance by experimental design method of special manufacturing drill bits for processing 7075 – t651 aluminum alloy used in aviation and space industry
Yazar: YAĞIZ ÖZBEK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SENAİ YALÇINKAYA
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Havacılık ve uzay alanında çoğunlukla yüksek mukavemet, bükülebilme yeteneği ve hafiflik ihtiyacı gerekliliği, alüminyum 7075 – T651 alaşım malzemesinin talaşlı üretimde dikkate değer bir konuma sahip olmasına neden olmaktadır. Alüminyum alaşımının işlenebilme kabiliyeti, aynı grup içerisinde bulunan titanyum ve magnezyum alaşımlarına kıyasla daha basittir. Delik delme metodu, bu tip malzemenin şekillendirilmesinde tornalama, frezeleme ve taşlama gibi talaşlı üretim yöntemlerine oranla daha çok uygulanmaktadır. 
Bu tez çalışması için 30 mm kalınlık, 250 mm genişlik ve 350 mm uzunluk ölçülerine sahip alüminyum 7075-T651 alaşım malzemesi kullanılmıştır. Alaşım malzemesine CNC dik işleme tezgahında kesme parametrelerinden olan devir sayısı ve ilerleme hızının üç farklı değeri kullanılarak delikler açılmıştır. Devir sayısı için değerler; 2000-3000-4000 dev/dak ve ilerleme hızı için değerler; 200-400-500 mm/dak şeklinde belirlenmiştir. Deney için belirlenen bir başka faktör ise matkap uç tipleri olmuştur. Bunlar; TiAlN kaplamalı karbür uç, TiN kaplamalı hss uç ve DLC kaplamalı uçlardır. Her bir matkap uç tipinin üç farklı çapı; Ø10 - Ø12  - Ø14 (mm) ve tek tip uç açısı; 118º vardır. Bu tez çalışmasında alüminyum alaşımına kesme sıvısı kullanarak, belirlenen kesme parametre değerleri ile delme işlemi sonucu oluşan deliklerin yüzey pürüzlülük değerleri, matkap uç aşınmaları ve alüminyum alaşımından kopan talaşlar incelenmiştir.
Her çap değerinde en kötü yüzey pürüzlülük değerleri DLC kaplamalı matkap uçların malzemeyi delmesi sonucu meydana gelmiştir. Bütün matkap uç tipleri işlemi genel olarak kaplama aşınmasıyla tamamlamış olup, uç kırılması gözlenmemiştir. Alaşımın delinmesi sonucu çıkan talaşlar; sürekli, süreksiz, dolaşık bant yapılı, sıkışmış ve helisel yapısı bozulmuş talaş olarak sınıflandırılmıştır. Deney sonuçları, Taguchi yönteminin L9 dizilimi kullanılarak değerlendirilip, tahmin edilen yüzey pürüzlülük değeri, deney sonucunda ortaya çıkan değerle oldukça yakın olmuştur. Deneyde oluşan 27 deliğin yüzey pürüzlülük değerleri kullanılarak regresyon analizi uygulanmıştır. Regresyon analizi sonucu matkap uç tipi, yüzey pürüzlülüğü üstünde en büyük etkiyi oluşturduğu kaydedilmiştir.

Abstract:
The need for high strength, bending ability and lightness, mostly in the field of aerospace and aviation, makes the aluminum 7075 – T651 alloy material to have a remarkable position in machining. The machinability of aluminum alloy is simpler compared to titanium and magnesium alloys in the same group. The drilling method is more applied to the shaping of this type of material than the machining methods such as turning, milling and grinding.
For this thesis study, aluminum 7075-T651 alloy material with 30 mm thickness, 250 mm width and 350 mm length dimensions were used. The holes were drilled into the alloy material using cutting parameters regarding with three different values of revolutions per minute and rate of feed in the CNC vertical machining machine. The values for revolutions per minute were determined as 2000-3000-4000 rpm and the values for feed rate are determined as 200-400-500 mm/min. Another factor identified for the experiment was the types of drill bits. These are TiALN coated carbide, TiN coated hss and DLC coated drilling bits. Each drill tip type has three different diameters; Ø10 - Ø12 - Ø14 (mm) and uniform tip angle; 118º. In this thesis study, the cutting parameter values determined to aluminum alloy using coolant and the surface roughness values of the holes formed as a result of the drilling process, drill bit wear and chips broken from aluminum alloy were examined.
The worst surface roughness values at each diameter value occurred as a result of DLC coated drill bits during drilling into the material. All drill bit types completed the process by coating wear in general and no breakage was observed. Chips produced by drilling the alloy were classified as continuous, discontinuous, winding strip making, stuck and helical-impaired chips. The results of the experiment were evaluated using the L9 array of the Taguchi method and the estimated surface roughness value was very close to the result of the experiment. Regression analysis was performed using the surface roughness values of 27 holes in the experiment. As a result of regression analysis, it was noted that drill bit type had the greatest effect on surface roughness.