Prototip fotokimyasal işleme makinasının tasarımı, imalatı, performans testleri ve proses parametrelerinin optimizasyonu
Design, manufacturing, performance tests and optimization of process parameters of a prototype photochemical processing machine
Yazar: MURAT TUNÇ
Danışman: PROF. DR. HASAN GÖKKAYA
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, hibrit bir fotokimyasal işleme ekipmanın tasarımı, üretimi, paslanmaz çelik (AISI 304-SS304) malzemelerin fotokimyasal işleme özellikleri, proses parametreleri açısından deneysel olarak incelenmiştir. Gelişen teknoloji ve geliştirilen yeni mühendislik metallerinin işlenmesinde yeni üretim yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla, işleme yöntemi çok eskilere dayanan fakat işleme zorluğu nedeniyle piyasada çok kullanılmayan bir yöntem olan PCM (Photo Chemical Machining) yöntemi üzerinde durulmuş ve işleme zorlukları göderilerek yarı otomatik fotokimyasal işleme tezgâhı üretilmiştir. Tezgâh tasarımı yapılırken literatür araştırmalarında gözlemlenen eksikler ve öneriler dikkate alınarak tasarım ve üretim gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan PCM tezgâhı pozlama, aşındırma, banyolama ve yüzey temizleme ünitelerini içeren 4 birimden oluşmaktadır. Birimler oluşturulurken adım

 
adım tasarım hataları giderilerek tezgah son haline getirilmiştir. Tasarım ve çalışma performası onaylandıktan sonra deneysel çalışmalara geçilmiştir. Deney parametreleri ve malzeme literatürde yapılan çalışmalar dikkate alınarak belirlenmiştir. Deneyler sırasında, seçilen fotoğraf aracı deseni (Ptakım), pozlama süresi (tuv) ve aşındırma süresinin (taşındırma) ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra), boyutsal tamlık (DA) ve aşındırma derinliği gibi çıktı parametreleri üzerindeki etkileri (ED) incelenmiş ve bu etkiler Varyans Analizi (ANOVA) yöntemi ile istatistiksel olarak analiz edilmiştir. Deneysel çalışma ve istatistiksel değerlendirmeler sonucunda, AISI 304 paslanmaz çeliğin fotokimyasal işlenmesinde yüzey pürüzlülüğü ve aşındırma derinliği üzerinde en etkili işleme parametresinin aşındırma süresi olduğu belirlenmiştir. AISI 304 çeliğinin fotokimyasal işleminde, minimum yüzey pürüzlülüğü, nominal boyutlara en yakın boyutsal tamlık ve maksimum aşındırma derinliğini aynı anda elde etmek için pozitif film tipi, 160 sn pozlama süresi, 300 sn aşındırma süresi ve 80 sn temizleme süresi optimum parametre seviyeleri olarak belirlenmiştir

Abstract:
In this study, the design and production of a hybrid photochemical processing (PCM) equipment, the photochemical processing properties of stainless steel (AISI 304-SS304) materials were experimentally investigated in terms of process parameters. New production methods are needed in the processing of developing technology and new engineering metals. For this purpose, the PCM (Photo Chemical Machining) method, which is a very old processing method but not widely used in the market due to its processing difficulty, has been emphasized and a semi-automatic photochemical processing machine has been produced by addressing the processing difficulties. While designing the bench, the design and production were carried out by taking into account the deficiencies and suggestions observed in the literature research. The designed PCM bench consists of 4 units including exposure, etching, bathing and surface cleaning units. While the units were being created, the design errors were
 
eliminated step by step and the bench was finalized. After the design and working performance were approved, experimental studies were started. Experiment parameters and material were determined by considering the studies in the literature. During the experiments, the effects of selected phototool pattern (Ppattern), exposure time (texposure) and etching time (tetching) on output parameters such as mean surface roughness (Ra), dimensional accuracy (DA) and etching depth (ED) were examined and these effects were analyzed by Analysis of Variance. It was statistically analyzed by the (ANOVA) method. As a result of the experimental study and statistical evaluations, it was determined that the most effective machining parameter on the surface roughness and etching depth in the photochemical processing of AISI 304 stainless steel is the etching time. In the photochemical treatment of AISI 304 steel, the optimum parameter levels were determined as positive film type, 160 sec exposure time, 300 sec etching time and 80 sec cleaning time to obtain minimum surface roughness, dimensional accuracy closest to nominal dimensions and maximum etching depth at the same time.