Inconel 718 nikel alaşımının elektro-termal işleme yöntemleriyle işlenebilirliğinin araştırılması
Investigation of the machinability of the inconel 718 nickel alloys by electro - thermal machining processes
Yazar: MUSTAFA AY
Danışman: DOÇ. DR. AHMET HASÇALIK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Inconel 718 nikel esaslı süper alaşımların çok yaygın kullanım alnı olmasına rağmen, düşük termal iletkenliği, sertliği, işleme sertleşmesi, gibi kendine has özelliklerinden dolayı işlenmesi zor malzeme sınıfına girmektedir. Bu alaşımların kullanım alanları dikkate alındığında, özellikle büyük ebatlarda plakalar halindeki bu alaşımlara karmaşık profillerin, yüksek yüzey ve ölçü tamlığında işlenmeleri klasik işleme yöntemleriyle sınırlıdır. Bu yüzden termal işleme yöntemleri, bu alaşımın daha ekonomik bir şekilde işlenebilirliğine olanak tanımaktadır. Bu gerekçelerden yola çıkarak, bu çalışmada, farklı sıcaklık ve sürelerde yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmış Inconel 718 nikel esaslı süper alaşımı, lazer ışını ile işleme (LBM), plazma arkı ile kesme (PAC) ve tel erozyonu ile işleme (WEDM) olmak üzere toplam 3 farklı termal yöntem ile işlenmiş ve her bir işleme yönteminde kullanılan parametrelerin işleme kalitesi üzerindeki etkileri deneysel ve bilgisayar programı yardımıyla incelenmiştir. Deneyler neticesinde numunelerin yüzey ve ısıdan etkilenen tabakaları taramalı elektron mikroskobunda (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobunda (AFM) incelenmiş, noktasal analiz (EDS), X ? ışınları analizi (XRD) ve mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. İşlenmiş yüzeylerin yüzey formasyonları, pürüzlülük değerleri, mikroyapı değişimleri, yeniden katılaşan tabaka kalınlığı, kerf genişlikleri, kerf eğim açıları gibi karakteristik değişimler ve malzemelerin ısıl iletkenliklerinin işleme kalitesi üzerine etkileri incelenmiştir. Her üç yöntemde de işleme etki eden parametrelerin bağıl etkileri istatistiki açıdan değerlendirilmiş ve optimize edilmiştir. Ayrıca yöntemler, lineer regresyon metodu kullanılarak modellenmiştir. Elde edilen modellerin uygunlukları varyans analizi ve artık analiz yöntemleri ile kontrol edilmiştir. Sonuç olarak geliştirilen modellerin her üç yöntemde de bundan sonraki uygulamalar için deney yapmadan tahmin amaçlı kullanılabileceği saptanmıştır.Anahtar Kelimeler: Inconel 718, lazer kesme, plazma arkı ile kesme, tel erozyon ile kesme, varyans analizi, modelleme

Abstract:
Investigation of The Machinability of The Inconel 718 Nickel Alloys by Electro - Thermal Machining ProcessesAlthough a widespread usage area of Inconel 718 nickel based superalloys, these alloys are classified as difficult to cut materials due to the low thermal conductivity, hardness, work hardening. Considering the usage areas of these alloys, it is restricted to machine these alloys in high tolerances and complex shapes by traditional machining processes, especially for the big size plates. Thus, the thermal machining processes facilitate to machine this alloy by a more economical way. Owing to these reasons, in this study, the different age hardened Inconel 718 nickel based superalloy at different temperature and times was machined by there different thermal processes namely, laser beam machining (LBM), plasma arc cutting (PAC) and wire electrical discharge machining (WEDM). The effects of cutting parameters on the machining quality were investigated experimentally and by the help of computer programmers for the each processes. At the end of the experiments, the surface and heat affected zones of the samples were metallographically observed by scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), dispersive spectrograph (EDS), X ? ray diffraction (XRD) and surface hardness measurements. Some characteristic changes such as the roughness of the machined surfaces, microstructural changes, recast layer thickness, kerf wides, kerf taper ratios and the effect of thermal conductivity factor of the material on the machining quality were the main performance characteristics under investigation. The relative effects of machining parameters were evaluated statistically and optimized for the three machining processes. Additionally, the processes were modeled by using the linear regression approach. The adequacies of models were checked by analysis of variance (ANOVA) and residual analysis techniques. As a consequence, it is concluded that the developed models could be used to predict the all machining processes without making experiments for the future works.Keywords: Inconel 718, laser cutting, plasma arc cutting, wire electrical discharge machining, analysis of variance, modeling.