Al 6061-T6 alaşımının delinmesi esnasında kesme bölgesindeki sıcaklığına, yüzey pürüzlülüğüne ve enerji tüketimine etki eden kesme parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of cutting parameters affecting the temperature in the cutting zone, surface roughness and energy consumption during drilling of Al 6061-T6 alloy
Yazar: CİHAT ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. HALİL DEMİR
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Delme = Drilling ; Enerji tüketimi = Energy consumption ; Gri ilişkisel analiz = Grey relational analysis ; Helis eğrileri = Helix curves ; Kesme sıcaklığı = Cutting temperature ; Taguchi deneyleri = Taguchi experiments ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Bu çalışmada, Al 6061-T6 alaşımının delinmesinde matkap helis açısının ve kesme parametrelerinin kesme sıcaklığına, yüzey pürüzlülüğüne ve enerji tüketimine incelenmiştir. Bu amaçla, 10 mm çapında ve 120° sabit uç açısına sahip üç farklı helis açısında (15°,30° ve 45°) kaplamasız karbür matkaplar ürettirilmiştir. Deney tasarımı; helis açısı, kesme hızı ve ilerleme miktarı üç farklı seviyede tanımlanarak Taguchi L27 deney düzenine göre hazırlanmıştır. Deneyler sırasında kesme sıcaklığı ve enerji tüketimi ölçülmüştür. Delinen deliklerin yüzey kalitesini değerlendirmek için deliklerin yüzey pürüzlülükleri ölçülmüştür. Deney sonuçları ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Kesme sıcaklığı, yüzey pürüzlülüğü ve enerji tüketiminin en düşük değerleri için Sinyal/Gürültü (S/N), ANOVA ve Regresyon analizleri yapılmıştır. Ayrıca bütün çıktı parametreleri için optimum deney kombinasyonunu belirlemek amacıyla GRİ ilişki analizi yapılmıştır. Deneyler sonucunda en düşük yüzey pürüzlülüğü (A3=30° helis açısı, B3=100 m/dk kesme hızı ve C1=0,05 mm/dev ilerleme miktarı) 0,87 µm olarak ölçülmüştür. En düşük kesme sıcaklığı (A1=15° helis açısı, B1=40 m/dk kesme hızı ve C1=0,05 mm/dev ilerleme miktarı) 36,1 °C ölçülmüştür. En düşük enerji tüketimi (A1=15° helis açısı, B3=100 m/dk kesme hızı ve C3=0,15 mm/dev ilerleme miktarı) 4,3 j/mm3 olarak ölçülmüştür. Yapılan ANOVA analizleri sonucu yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve enerji tüketimi üzerine en etkin parametreler; sırası ile ilerleme miktarı %54,93; kesme hızı %52,02 ve ilerleme miktarı %68,12 oranlarına sahip bulunmuştur. Yapılan Regresyon analizinden elde edilen tahmini değerler ile deney sonuçları arasında çok yakın bir ilişki olduğu görülmüştür. Son olarak; Gri ilişkisel analiz sonucuna göre yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve enerji tüketimi değerleri 25 numaralı deneyde (45° helis açısı, 100 m/dk kesme hızı ve 0,05 mm/dev ilerleme miktarı) 0,67 µm; 84,46 °C ve 11,2 j/mm3 olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of drill helix angle and cutting parameters on cutting temperature, surface roughness and energy consumption in drilling Al 6061-T6 alloy were investigated. For this purpose, uncoated carbide drills with a diameter of 10 mm and a fixed tip angle of 120° were produced at three different helix angles (15°, 30° and 45°). The experimental design was prepared according to Taguchi's L27 standard by defining helix angle, cutting speed and feed rate at three different levels. The cutting temperature and energy consumption were measured during the experiments. To evaluate the surface quality of the drilled holes, the surface roughness of the holes was measured. Experiment results were evaluated separately. Signal/Noise (S/N), ANOVA and Regression analyzes were performed for the lowest values of cutting temperature, surface roughness and energy consumption. In addition, GRAY Correlation Analysis was performed to determine the optimum combination of experiments for all output parameters. As a result of the experiments, the lowest surface roughness (A3=30° helix angle, B3=100 m/min cutting speed and C1=0.05 mm/rev feed rate) was measured as 0.87 µm. The lowest cutting temperature (A1=15° helix angle, B1=40 m/min cutting speed and C1=0.05 mm/rev feed rate) was measured as 36.1 °C. The lowest energy consumption (A1=15° helix angle, B3=100 m/min cutting speed and C3=0.15 mm/rev feed rate) was 4.3 j/mm3. As a result of ANOVA analysis, the most effective parameters on surface roughness, cutting temperature and energy consumption were -in written order- feed rate 54.93%, cutting speed 52.02% and feed rate 68.12%. It has been observed that there is a very good relationship between the estimated values obtained by the regression analysis and the experimental results. Finally, according to the GRAY Correlation Analysis results the surface roughness, cutting temperature and energy consumption values were determined as 0.67 µm, 84.46 ° C and 11.2 j/mm3 in test number 25 (45° helix angle, 100 m/min cutting speed and 0.05 mm/rev feed rate).