Ti6Al4V titanyum alaşımının ön ısıtmalı şartlarda frezelenmesinin araştırılması
An investigation of preheating milling of Ti4Al6V titanium alloys
Yazar: EMRE HAMAMCI
Danışman: PROF. DR. MEHMET CENGİZ KAYACAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, frezelemede titanyum alaşımı olan Ti6Al4V malzeme,  (PVD ile) kaplanmış karbür kesici uçlarla farklı kesme şartlarında ve farklı ön ısıtma sıcaklıklarında talaş kaldırmak suretiyle kesici uçlardaki aşınma mekanizmaları, iş parçası üzerinde oluşan pürüzlülük incelenmiş, literatür çalışmalarıyla mukayese edilmiş ve takım ömrü belirlenmeye çalışılmıştır. 
Deneyler CAD/CAM Araştırma ve Uygulama Merkezinde bulunan Hartford marka dikey işleme merkezinde yapılmıştır. Ön ısıtma işlemi CAD/CAM Merkezinde bulunan indüksiyon fırını ile yapılmıştır. 
Çalışmada kesme sırasında oluşan kesme kuvveti, dinamometre ile takım aşınması SEM tarama elektron mikroskobu ile ve  yüzey pürüzlülük değerleri elmas uçlu yüzey pürüzlülük test cihazı ile malzemede oluşan sıcaklık ise termokupllar ile ölçülmüştür. Deney parametrelerine göre elde edilen kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerleri akıllı yöntemlerden biri olan evrimsel programlama ile modellenmiş ve matematiksel olarak denklemleri türetilmiştir.
Ti6Al4V malzemesinin ön ısıtma yapılarak işlenmesinde takım aşınması mekanizmaları, ön ısıtmasız işlemedeki takım aşınma mekanizmalarıyla karşılaştırılmıştır. Ayrıca malzemenin ön ısıtmalı ve ön ısıtmasız işlenebilirlikleri karşılaştırılmıştır. Bütün bunlarla birlikte en uygun ön ısıtmalı kesme parametreleri belirlenmeye çalışılmıştır. 
Ön ısıtma yapılan iş parçasını işleme sırasında, karbür uçlarla farklı kesme şartlarında 125 deney yapılmıştır, neticesinde elde edilen kesme kuvvetleri incelenmiştir, incelemeler sonucunda elde edilen değerlere göre en iyi kesme şartları belirlenmeye çalışılmıştır.
Ön ısıtma işlemi ile elde edilen iyileştirmeler neticesinde, oda sıcaklığında yapılan işlemeye göre ön ısıtma ile yapılan deneylerde işleme zamanı açısından %30'lara yakın avantaj sağlanmıştır. Kesme kuvvetlerinin incelenmesi neticesinde ise, ön ısıtma işleminin iş parçasına uygulanması ile kesme kuvvetlerinde %7-16 aralığında azalmaların gözlendiği, özellikle 400 0C ön ısıtma değerinde en düşük kesme kuvvetleri ölçülmüştür. Bunun yanında elde edilen verilerin akıllı yöntemlerde modellenmiş, evrimsel programlamada türetilen matematiksel ifadelerden elde edilen yüzey pürüzlülüğü değeri %79 oranında doğruluk payı ile tahmin edilmiştir. Aynı şekilde Fxort kesme kuvveti %74, Fyort'da %78 doğruluk oranlarında tahmin edilmişlerdir.
Anahtar Kelimeler: Frezeleme, ön ısıtmalı işleme, kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü, aşınma, evrimsel modelleme

Abstract:
In this study, in milling operations, the Ti6Al4V titanium alloy, machining with carbide-coated cutting inserts on the different pre- heating temperatures, different cutting conditions and investigated tool wear mechanism, workpiece surface roughness, compared with literature studies and try to deteminated tool life. 
Experiments were made with the Hartford brand was vertical machining center at CAD / CAM Research and Application Center. The pre-heating application was made with induction furnace at CAD / CAM center. 
In this study, during cutting, cutting force was measured with dynamometer, tool wear measured with scanning electron microscope SEM and surface roughness measured with diamond prob surface roughness tester, the temperature of the material was measured with thermocouples. The amounts of cutting force and surface roughness values which were obtained according to experimental parameters were modeled with evolutionary programming and mathematical equations were derived.
Ti6Al4V material machining with pre-heating tool wear mechanism compaired with convensional machining tool wear mechanism. With all of these tried to determine the most appropriate pre-heated cutting parameters.
Pre-heating the workpiece during machining, carbide inserts coated with different cutting conditions, cutting forces obtained from 125 test result analyzed, using the values obtained as a result of views tried to determine the best cutting conditions.
The improvements obtained by pre-heating as a result of processing performed at convensional machining when tested in accordance with pre-heating time in terms of processing advantages are provided close to 30%. As a result of examination of the cutting forces, the implementation of pre-heating the workpiece in the range of 7-16% reduction in cutting forces observed, in particular, pre-heating value of 4000C was measured at low cutting forces. Moreover, the resulting data was modeled in a evolutionary programming,  obtained from mathematical expressions derived in surface roughness value of 79% was estimated with accuracy. Fxort cutting forces in the same way as 74%, in Fyort were estimated at 78% accuracy rate.
Keywords: Milling, pre-heating machining, cutting force, surface roughness, tool wear, evolutionary programming