Kriyojenik işlem uygulanmış ınconel 718 alaşımlarında delik delme işlemlerinin araştırılması
Investigation of hole drilling operations in cryogenic treated inconel 718 alloys
Yazar: FALAT HÜSEYİN EKMEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN GÜRBÜZ
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, farklı kesme parametrelerinde kriyojenik işlem uygulanmış ve uygulanmamış Inconel 718 iş parçalarının delik delme işlemleri deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla Inconel 718 iş parçalarından birine -146 °C'de 24 saat derin kriyojenik işlem ile 2 kez temperleme işlemi (200 °C'de 2 saat) uygulanmıştır. Delik delme deneyleri, kuru kesme şartlarında 10 mm çapa sahip TiSiN kaplamalı karbür matkaplar ile 8 mm sabit kesme derinliğinde 4 farklı kesme hızı (10, 13, 16, 19 m/dak) ile 3 farklı ilerleme (0,06, 0,09, 0,12 mm/dev) parametrelerinde gerçekleştirilmiştir. Takım ömrü deneyleri, 8 mm kesme derinliği, 10 m/dak kesme hızı ve 0,06 mm/dev ilerleme parametreleri ile yapılmıştır. Deneylerde Inconel 718 iş parçasının delinmesinde kesme parametrelerinin ve kriyojenik işlemin etkisini görmek için kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması, takım ömrü, mikrosertlik ve mikroyapı incelenmiştir. Kriyojenik işlem, Inconel 718 alaşımının mikrosertliğinin artmasına, tane boyutlarının küçülmesine, daha fazla γ′′ fazının çökelmesine ve karbürlerin incelip homojen dağılmasına neden olmuştur. Ayrıca delik delme işlemlerinde kesme kuvvetlerinin yükselmesine ve yüzey pürüzlülüğü değerlerinin azalmasına yol açmıştır. Takım ömrü deneylerinde, kriyojenik işlem uygulanan Inconel 718 alaşımında kullanılan kesici takımın daha az aşındığı ve takım ömrünün artığı görülmüştür. Delik delme deneylerinde ilerlemenin artması kesme kuvvetlerinin yükselmesine, kesme hızının artması ise kesme kuvvetlerinin önce yükselip daha sonra düşmesine neden olmuştur. Ayrıca yüzey pürüzlülüğünün artan ilerleme ile birlikte arttığı, artan kesme hızı ile birlikte önce azaldığı daha sonra arttığı görülmüştür. Takım ömrü deneylerinde kriyojenik işlem görmüş iş parçası delindiğinde kriyojenik işlem görmemiş iş parçasına göre daha yüksek ilerleme kuvvetleri elde edilirken yüzey pürüzlülüğü açısında ise kriyojenik işlem görmüş iş parçasından daha düşük değerler elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the drilling operations of cryogenically treated and untreated Inconel 718 work-pieces were experimentally investigated at different cutting parameters. For this purpose, one of the Inconel 718 work-piece was applied deep cryogenic treatment at -146 °C for 24 hours and tempering process twice (2 hours at 200 °C). Drilling tests were performed in dry cutting conditions with TiSiN coated carbide drills with a diameter of 10 mm, 4 different cutting speeds (10, 13, 16, 19 m/min), and 3 different feeds (0,06, 0,09, 0,12 mm) at 8 mm constant cutting depth parameters. Tool life tests were conducted with 8 mm depth of cut, 10 m/min cutting speed and 0.06 mm/rev feed. In the experiments, cutting forces, surface roughness, tool wear, tool life, micro-hardness and microstructure were examined to see the effect of cutting parameters and cryogenic treatment on drilling of Inconel 718 work-piece. The cryogenic treatment resulted in an increase in the micro-hardness of the Inconel 718 alloy, a reduction in grain sizes, precipitation of more γ′′ phases, and thinning and homogeneous distribution of the carbides. In addition, it caused the feed forces to increase and the surface roughness values to decrease in hole drilling operations. In the tool life experiments, it was observed that the cutting tool used in cryogenically treated Inconel 718 alloy was worn less and the tool life increased. In the hole drilling experiments, the increase in the cutting force caused the cutting forces to increase, and the increase in the cutting speed caused the feed forces to increase first and then decrease. In addition, it was observed that the surface roughness increased with increase in feed and decreased first with increasing cutting speed and then increased. In tool life experiments, higher feed forces were obtained when the cryogenically treated work-piece was drilled, compared to the untreated work-piece, while lower values were obtained in cryogenically treated work-pieces than the untreated work-piece in terms of surface roughness.