Tornalamada kriyojenik soğutma ve minimum miktarda yağlamanın kesici takım aşınması ve titreşimine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects in turning of cryogenic cooling and minimum quantity lubrication on cutting tool wear and vibration
Yazar: ONUR ÖZBEK
Danışman: PROF. DR. HAMİT SARUHAN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kriyojenik yöntem = Cryogenic method ; Takım aşınması = Tool wear ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
İnsanoğlunun ihtiyaçlarını karşılayabilmek için teknoloji gelişiminin hiç olmadığı kadar ivme kazandığı günümüzde hem üretim verimliliği hem de ekolojik verimliliğe duyulan ihtiyacın belirgin şekilde arttığı görülmektedir.  Bu nedenle sürdürülebilir imalat kapsamında içinde bulunduğumuz yüzyılda teknolojinin gelişimiyle birlikte yeni soğutma ve yağlama çalışmaları giderek önem kazanmıştır. Bu çalışmada, sürdürülebilir imalat için en basit yöntem sayılabilecek kuru tornalama ile minimum miktarda yağlama, kriyojenik soğutma ve bu iki yöntemin birlikte kullanıldığı karma bir yöntem deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Deneyler CVD (Chemical Vapour Deposition - Kimyasal Buhar Biriktirme)  ve PVD (Physical Vapour Deposition -  Fiziksel Buhar Çökeltme) yöntemleri ile kaplanmış tungsten karbür takımlar kullanılarak 60, 90, 120 m/dak kesme hızlarında; 0,06, 0,09, 0,12 mm/dev ilerleme hızlarında ve 1 mm sabit kesme derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Tüm kesme şartları için toplamda 72 adet deney gerçekleştirilmiş ve bu deneylerin tümünde yüzey pürüzlülüğü için Ra, Rz değerleri, kesme bölgesi sıcaklığı, üç eksende kesici takım titreşimi ve kesici takım aşınması değerleri ölçülmüştür. Ayrıca farklı soğutma yağlama türlerinin kesici takım ömrüne etkisinin belirlenebilmesi için bir dizi deney gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları MQL (Minimum Quantity Lubrication - Minimum Miktarda Yağlama) tekniğinin yüzey pürüzlülüğünde kuru tornalamaya göre %90,12 daha iyi, MQL+Kry (Minimum miktarda yağlama+Kriyojenik soğutma) yönteminin kesme bölgesi sıcaklığı açısından kuru tornalamaya göre %53,59 daha düşük değerler verdiğini göstermiştir. Ayrıca MQL+Kry yönteminin kullanılması ile takım ömrü kuru tornalamaya kıyasla altı kat artmıştır.

Abstract:
It is observed that the need for both production efficiency and ecological efficiency has increased significantly today, as technology development has gained momentum to meet the needs of human beings. For this reason, with the development of technology, new cooling and lubrication studies have gradually gained importance within the scope of sustainable manufacturing. In this study, dry turning which is considered as the simplest method for sustainable manufacturing, minimum quantity lubrication (MQL), cryogenic cooling (Kry), and a mixture of minimum quantity lubrication and cryogenic cooling (MQL+Kry) were utilized and compared experimentally. Experiments were conducted using tungsten carbide cutting tools coated with CVD (Chemical Vapor Deposition) and PVD (Physical Vapor Deposition) methods at 60, 90 and 120 m/min cutting speeds and 0.06, 0.09, and 0.12 mm/rev feed rates by having constant depth of cut 1 mm. A total of 72 experiments were carried out to see the effects on cutting temperature, cutting tool vibration, tool wear, surface roughness (Ra and Rz) and tool life. The experimental results showed that the MQL technique yielded 90.12% better in surface roughness than dry turning, and the MQL+Kry method showed 53.59% lower in terms of cutting zone temperature than dry turning. In addition, with the use of the MQL+Kry method, the tool life has increased six-fold compared to dry turning. Also, for both cutting tool types PVD and CVD using dry and MQL cutting conditions with increased cutting speed, the cutting zone temperature, cutting tool vibration amplitude values, surface roughness (Ra and Rz) and tool wear increased as well.