Elyaf takviyeli kompozitlerin frezelenmesinde işleme kalitesi üzerine soğutma şartlarının etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of cooling conditions on machining quality in milling of fiber reinforced composites
Yazar: ÇİĞDEM BAYER
Danışman: PROF. DR. EROL KILIÇKAP
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: CNC frezeleme = CNC milling ; Cam elyaf kompozitler = Glass fiber composites

Özet:
Elyaf takviyeli plastikler gibi hafif ve yüksek mukavemetli kompozitler uzay, havacılık ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerin montajında çeşitli talaşlı işlemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlardan biri de frezelemedir. Bu malzemeler kuru ortam koşullarında işlenirken deformasyon ve yüksek yüzey pürüzlülüğü gibi düşük yüzey kalitesine neden olmaktadır. Ancak kesme sıvısı kullanılarak işlendiğinde de bu defa sağlık ve çevre sorunlarıyla karşılaşılmaktadır. Son yıllarda, kesme sıvısı kullanımının yerine soğutma ve yağlama görevini yerine getiren minimum miktarlı yağlama (MMY) tercih edilmektedir. Bazen MMY'nin performansını arttırmak için nano düzeyde katkı malzemeleri de ilave edilmektedir.
Bu tez çalışmasında, cam elyaf takviyeli plastik (CETP) kompozitlerin farklı iş mili devri, ilerleme oranı ve kesme ortamında kanal frezelemesi araştırılmıştır. Amaç iş mil devri, ilerleme oranı ve kesme ortamı gibi kesme parametrelerinin kesme kuvveti, deformasyon ve yüzey pürüzlülüğü üzerine etkilerini araştırmaktır. Deneyler 1000, 2000 ve 3000 dev/dak iş mili devrinde, 0.05, 0.10 ve 0.15 mm/dev ilerleme oranında ve kuru, MMY-KS (Minimum Miktarlı Yağlama-Kesme Sıvısı) ve MMY-KS-Gr (Minimum Miktarlı Yağlama-Kesme Sıvısı-Grafen) kesme ortamında yapıldı. Deneylerde 8 mm çapında TiN kaplı sert karbür (WC) kesici takımlar kullanıldı. İş mili devrinin artması ile kesme kuvvetlerinin azaldığı, ilerlemenin artması ile kesme kuvvetlerinin arttığı tespit edildi. İş mili devrinin ve ilerlemenin artması ile deformasyonun arttığı görüldü. Yüzey pürüzlülüğü iş mili devrinin artması ile düşerken ilerlemenin artması ile arttı. En iyi sonuçlar MMY-KS-Gr ile yapılan deneylerden elde edilirken en kötü sonuçlar kuru ortamda yapılan deneylerden elde edildi.

Anahtar Kelimeler: Elyaf Takviyeli Kompozitler, Deformasyon, Frezeleme, Kesme Kuvveti, Minimum Miktarlı Yağlama, Yüzey pürüzlülüğü

Abstract:
Lightweight and high strength composites such as fiber reinforced plastics are widely used in the aerospace, aviation and automotive industries. Various machining is required in the assembly of these materials. One of them is milling. When these materials are machined in dry conditions, they cause low surface quality such as deformation and high surface roughness. However, when it is machined using cutting fluid, health and environmental problems are encountered this time. In recent years, minimum quantity lubrication (MQL), which performs cooling and lubrication functions, has been preferred instead of using cutting fluid. Sometimes nano-level additives are added to increase the performance of MQL.
In this thesis study, end milling of glass fiber reinforced plastic (GFRP) composites in different spindle speed, feed rate and cutting environment was investigated. The aim is to investigate the effects of cutting parameters such as spindle speed, feed rate and cutting environment on cutting force, delamination and surface roughness. End milling experiments were performed at 1000, 2000 and 3000 rpm spindle speed, 0.05, 0.10 and 0.15 mm / rev feed rate and dry, MQL-CF (Minimum Quantity Lubrication-Cutting Fluid) and MQL-CF-Gr (Minimum Quantity Lubrication-Cutting Fluid-Grafen) cutting environment. In the experiments, 8 mm diameter TiN coated hard carbide (WC) cutting tools were used. It was determined that the cutting forces decreased with the increase of the spindle speed and the cutting forces increased with the increase of the feed rate. It was observed that the delamination increased with the increase of spindle speed and feed rate. Surface roughness increased with increasing feed rate while decreasing with increasing spindle speed. The best results were obtained from experiments with MQL-CF-Gr, while the worst results were obtained from experiments in dry environment.

Keywords: Fiber Reinforced Composites, Delamination, Milling, Cutting Force, Minimum Quantity Lubrication, Surface Roughness