Şekil hafızalı NiTi alaşımın talaşlı imalatı sonrası yüzey bütünlüğü karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of machining-induced surface integrity characteristics of NiTi shape memory alloy
Yazar: ÖZHAN KITAY
Danışman: DOÇ. DR. YUSUF KAYNAK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Havacılık, uzay ve biyomedikal sektöründe kullanılan şekil hafızalı NiTi alaşımın(SMA) kullanım alanı gittikçe yaygınlaşmaktadır. Özellikle sahip olduğu süperelastiklik ve kuvvet ve sıcaklığın etkisiyle deforme edildiğinde ve bu etkiler ortadan kalktığında ilk halini geri dönebilmesine imkân tanıyan şekil hafıza özelliğinde dolayı implant yapımında kullanılmaktadır. Faz dönüşüm sıcaklıklarının insan vücut ısısına yakın olması, kullanımını yaygınlaştıran bir diğer etkendir.
Diğer mühendislik malzemelerinden farklı olarak sahip olduğu bu özelliklerinin yanında, NiTi alaşımın zayıf noktalarından biri işlenmesinin zorluğudur. İşlenmesi zor malzemeler arasında yeralan NiTi alaşımının talaşlı imalatı sırasında karşılaşılan yüksek takım aşınmaları ve kötü yüzey kaliteleri, olumsuz bir özellik olarak karşımıza çıkmaktadır. Bununla birlikte bu malzemeyi sıradan bir mühendislik malzemesi gibi değerlendirmek yanlıştır. Çünkü talaşlı imalattan dolayı işlenmiş malzemenin yüzeyaltı özellikleri dediğimiz yüzey bütünlüğü karakteristiklerinde değişimler meydana gelmektedir. Bu değişimler malzemenin şekil hafıza özelliğine etki etmekte, bu etkilerin ürün performansına etkilerinin iyi anlaşılması için incelenmesi önem arz etmektedir.
Yapılan bu çalışmada, ısıl işlem uygulanan NiTi alaşımın, talaşlı imalat performansı ve yüzey bütünlüğü karakteristiklerinde meydana gelen değişimler farklı kesme parametreleri ve koşullarında incelenmiştir. Yüksek basınçlı soğutma koşulu(HPC) işlenmiş parçanın yüzey kalitesine olumsuz etki yaparken, özellikle karbondioksit(CO2) ile kriyojenik soğutma koşulu işlenmiş malzemenin mikrosertliğini arttırmış ve yüzey bütünlüğü karakteristiklerini iyileştirmesi açısından (mikrosertlik, mikroyapı, XRD) en iyi koşul olarak ön plana çıkmıştır.

Abstract:
The use of NiTi shape memory alloy (SMA) in the aerospace and biomedical industry is becoming increasingly common. Especially because of its superelasticity and shape memory property which allows it to return to its original state when the effect of force and temperature removed after deformation, it is used in implant production. The fact that phase transformation temperatures are close to human body temperature is another factor that extends its use.
Unlike other engineering materials, one of the weak points of the NiTi alloy is difficult to machining. High tool wear and poor surface qualities encountered during machining of NiTi alloy, which is among the hard to work materials, are a negative feature. However, evaluating this material as an ordinary engineering material is wrong. This is because of changing of the surface integrity characteristics of the machined material due to the machining process. These changes affect the shape memory properties of the material and it is important to examine of these effects on the product performance.
In this study, the changes in machining performance and surface integrity characteristics of NiTi alloy, which are heat treated, have been investigated under different cutting parameters and conditions. High pressure cooling condition (HPC) has a negative effect on the surface quality of the machined part, especially the cryogenic cooling condition with carbon dioxide(CO2) has increased the microhardness of the machined part and it has become the best condition for improving the surface integrity characteristics (microhardness, microstructure, XRD).