AISI D3 çeliğinin sert tornalanmasında çevre dostu soğutma/yağlama stratejilerinin işleme performansı ve tribolojik özellikler üzerindeki etkisi
Effect of eco-friendly cooling/lubrication strategies on machining performance and tribological properties in hard turning of AISI D3 steel
Yazar: MUHAMMED ÖMER AYHAN
Danışman: DOÇ. DR. ÇAĞRI VAKKAS YILDIRIM
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Metal işleme = Metal processing

Özet:
Metal işleme operasyonlarında işleme verimliliğini artırmak ve üretim maliyetlerini düşürmek temel hedefken günümüzde sürdürülebilirlik de en önemli hedeflerden biri olmuştur. Özellikle sert tornalama gibi ağır işleme koşullarında bu hedeflere ulaşmak adına ekolojik soğutma/yağlama yöntemleri tercih edilmeye başlanmıştır. Bu çalışmalar üretim maliyetlerini düşürmenin yanında verimliliği artırmaya ve sürdürebilirliği sağlamaya odaklanmıştır. Yapılan bu çalışmada da AISI D3 soğuk iş takım çeliğinin sert tornalanması sırasında farklı soğutma/yağlama koşullarının işleme performansına etkisi incelenmiştir. Çalışma esnasında deneyler iki bölümde yapılmıştır. İlk bölümde Taguchi L9 deney tasarımı kullanılarak optimum kesme hızı, ilerleme ve grafen kuantum nokta parçacığı katkı oranı tespit edilmiştir. İkinci bölümde daha önceden belirlenen optimum parametreler kullanılarak 10 farklı soğutma/yağlama koşulu kullanılmıştır. Kesme sıvılarının reolojik özelliklerinin tespit edilmesi için termal iletkenlik ve pH değerleri ölçülmüştür. Deney sonuçlarına göre, hibrit vorteks+Grafen nanopartikül/Grafen kuantum nokta (GNP/GQDs) soğutma/yağlama yöntemi yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve güç tüketimi bakımından en iyi sonucu vermiştir. Vorteks+GNP/GQDs koşulu, kuru koşula göre ortalama yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve güç tüketimi açısından sırasıyla %53,63-%49,01-%56,52 oranlarında iyileştirme sağlamıştır.
Anahtar Kelimeler: AISI D3, sert tornalama, vorteks, grafen, grafen kuantum nokta

Abstract:
While increasing processing efficiency and reducing production costs are the main goals in metalworking operations, sustainability has also become one of the most important goals today. Ecological cooling/lubrication methods have begun to be preferred in order to achieve these goals, especially in heavy machining conditions such as hard turning. These studies focus on reducing production costs as well as increasing efficiency and ensuring sustainability. In this study, the effect of different cooling/lubrication conditions on machining performance during hard turning of AISI D3 cold work tool steel was investigated. During the study, experiments were conducted in two parts. In the first part, the optimum cutting speed, feed rate and graphene quantum dot particle doping ratio were determined using the Taguchi L9 experimental design. In the second part, 10 different cooling/lubrication conditions were used using previously determined optimum parameters. Thermal conductivity and pH values were measured to determine the rheological properties of cutting fluids. According to the experimental results, the hybrid vortex+ Graphene Nanoplatelets/Graphene Quantum Dots (GNP/GQDs) cooling/lubrication method gave the best result in terms of surface roughness, cutting temperature and power consumption. Vortex+GNP/GQDs condition provided improvements of 53.63%-49.01%-56.52% in terms of average surface roughness, cutting temperature and power consumption, respectively, compared to the dry condition.
Keywords: AISI D3, hard turning, vortex, graphene, graphene quantum dot