Tel elektro erozyon tezgâhında Inconel 718 iş parçasının işlenmesinde kriyojenik işlemin etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of cryogenic process on Inconel 718 workpiece machined by wire electrical discharge machining
Yazar: MESUT DURMAN
Danışman: DOÇ. DR. ŞEHMUS BADAY
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Gerçekleştirilen bu deneysel tez çalışmasında, Inconel 718 iş parçasının tel elektro erozyon tezgâhında kesilerek işlenmesi araştırılmıştır. İşleme sonucunda oluşan kerf (kesme genişliği), talaş kaldırma oranı (MRR) ve işlenmiş iş parçasının yüzeyleri üzerinden ölçülen ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra), kuadratik ortalama pürüzlülük (Rq) ve maksimum pürüzlülük (Rz) değerleri üzerinde kriyojenik işlemin etkisi incelenmiştir. Kriyojenik işlemin etkisinin daha iyi anlaşılması için kriyojenik işlem uygulanmamış iş parçasına da aynı işlemler uygulanmıştır. Bu bağlamda işleme deneylerinde kullanılan işleme parametreleri, üç farklı tel ilerleme hızı, üç farklı gerilim ve üç farklı dielektrik sıvı basıncı seçilmiştir. İşleme deneylerinde kullanılan soğutma sıvısı olarak dielektrik sıvı (saf su) ve tel elektrot olarak ise 0,25 mm pirinç tel kullanılmıştır. Gerçekleştirilen deneylerin sayısını ve maliyetleri azaltmak için Taguchi L9(3^3) ortogonal dizilim tercih edilmiştir. Kesme deneyleri sonucunda elde edilen yüzey pürüzlülüğü değerleri (Ra, Rq ve Rz)  hem kriyojenik işlem uygulanmış hem de kriyojenik işlem uygulanmamış iş parçalarının işlenmiş yüzeyinden elde edilmiştir. Taguchi sinyal/gürültü oranlarına göre kriyojenik işlem uygulanmamış iş parçası için yüzey pürüzlülüğü değerleri üzerinde en etkili işleme parametresi "gerilim" iken kriyojenik işlem uygulanmış iş parçası için ise "tel ilerleme hızı" olduğu tespit edilmiştir. Optimum Ra, Rq ve Rz yüzey pürüzlüğü değerleri kriyojenik işlem uygulanmamış iş parçası için gerilim 45 V, sıvı basıncı 15 kg/cm2 ve tel hızı 9 m/dk olarak elde edilmiştir. Kriyojenik işlem uygulanmış iş parçası için ise gerilim 65 V, sıvı basıncı 11 kg/cm2 tel hızı 6 m/dk olduğu görülmüştür. Kriyojenik işlem uygulanmış ve uygulanmamış iş parçalarından elde edilen kerf değerleri karşılaştırıldığında kriyojenik işlem uygulanmış olan iş parçasında kerf değerlerinin daha düşük olduğu görülmüştür. Talaş kaldırma oranı açısından değerlendirildiğinde ise kriyojenik işlem uygulanmış iş parçalarında daha az talaş kaldırıldığı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, kriyojenik işlem uygulanmış ve uygulanmamış iş parçalarının işlenmiş yüzeylerin analizi için SEM ile görüntülemeler gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this experimental thesis study, the machining of Inconel 718 workpiece on a wire electro-discharge machine was investigated. The effect of the cryogenic process on the kerf (cutting width), metal removal rate (MRR) and average surface roughness (Ra), quadratic average roughness (Rq) and maximum roughness (Rz) values measured on the surfaces of the machined workpiece were examined. In order to better understand the effect of the cryogenic process, the same processes were applied to the untreated workpiece. In this context, the machining parameters used in the processing experiments were chosen as three different wire feed speeds, voltages and dielectric fluid pressures. Dielectric liquid (pure water) was used as the cooling fluid used in the machining experiments and 0.25 mm brass wire was used as the wire electrode. Taguchi L9 (3^3) orthogonal array was preferred to reduce the number of experiments performed and costs. The surface roughness values (Ra, Rq and Rz) obtained as a result of the cutting experiments were obtained from the machined surface of both cryogenically treated and untreated workpieces. According to Taguchi signal/noise ratios, it was determined that the most effective processing parameter on the surface roughness values for the untreated workpiece was "voltage", while it was "wire speed" for the cryogenically treated workpiece. Optimum Ra, Rq and Rz surface roughness values were obtained at voltage 45 V, liquid pressure 15 kg/cm2 and wire speed 9 m/min for the untreated workpiece. For the cryogenically treated workpiece, the voltage was 65 V, the liquid pressure was 11 kg/cm2 and the wire speed was 6 m/min. When the kerf values obtained from cryogenically treated and untreated workpieces were compared, it was seen that the kerf values with which cryogenic treatment was applied were lower. When evaluated in terms of metal removal rate, it was concluded that less chip was removed in cryogenically treated workpieces. Additionally, SEM imaging was performed to analyze the machined surfaces of cryogenically treated and untreated workpieces.