Bazı Türk mermerlerinin tür-і kırılma tokluğu ile elmas telli kesme makinelerinin performansı arasındaki ilişkilerin analizi
Analysis of relatlonshlps between mode-і fracture toughness of some of the Turkish marbles and performance of dlamond wlre cuttlng machines
Yazar: ULAŞ SÖNMEZ
Danışman: PROF. DR. YILMAZ ÖZÇELİK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu  çalışmada, ülkemizin farklı doğal taş ocaklarından seçilen 6 farklı mermerin (4 hakiki mermer, 2 kireçtaşı) tür-І kırılma tokluğu değerleri ile tektelli kesme makinesi (monotel) ve elmas telli kesme makinesinin performans parametreleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Tür-І kırılma tokluğu değerlerini belirlemek için yarım-dairesel eğilme (SCB) test metodu kullanılmıştır. Performans parametreleri olarak tektelli kesme makinesi için birim aşınma ve birim enerji, elmas telli kesme makinesi için ise kesim hızı ve birim aşınma değerleri kullanılmıştır. Ayrıca mermerlerin fiziko-mekanik özellikleri belirlenerek, bu özellikler ile kırılma tokluğu ve performans parametreleri arasındaki ilişkiler de araştırılmıştır.
Yapılan çalışmalar sonucunda, kırılma tokluğu ile tektelli kesme makinesinin performans parametrelerinden birim enerji arasında R=0,91'lik  logaritmik bir ilişki, birim aşınma ile arasında ise  R=0,56'lık doğrusal bir ilişki tespit edilmiştir. Kırılma tokluğu ile elmas telli kesme makinesinin performans parametrelerinden birim aşınma arasında R=0,54'lık  doğrusal, kesim hızı ile arasında ise ters yönlü R=0,52'lik doğrusal bir ilişki bulunmuştur.
Çalışmada kullanılan mermerlerin mekanik özelliklerinden shore sertlik indeksi, tek eksenli basınç dayanımı, dolaylı çekme dayanımı, böhme yüzey aşınma dayanımı ve kırılma tokluğu ile elmas telli kesme makinelerinin performans parametreleri arasında yüksek korelasyon katsayıları elde edilmiştir. Benzer şekilde, kırılma tokluğu ile diğer mekanik özellikler arasında da anlamlı ilişkiler elde edilmiştir.
Bununla birlikte, elmas telli kesme makinelerinin performans parametreleri ile  mermerlerin fiziksel özellikleri arasında ise birim hacim ağırlık hariç diğerlerinde düşük korelasyon katsayıları elde edilmiştir. Ayrıca, kırılma tokluğu ile mermerlerin fiziksel özellikleri arasındaki tek anlamlı ilişki, birim hacim ağırlık ile elde edilmiştir.
Sonuç olarak, tür-І kırılma tokluğu değerlerinin madencilik sektöründe kullanımı hızla artan elmas telli kesme makinelerinin performans parametrelerinin güvenilir olarak tahmin edilmesinde kullanılabileceği ortaya konulmuştur.

Abstract:
In this study, relationships between mode-І fracture toughness values of 6 different marbles (4 real marble, 2 limestone) selected from different natural stone quarries of Turkey and performance parameters of monowire cutting machine (monowire) and diamond wire cutting machine were analyzed. Semi-circular bending (SCB) test method was used in order to determine mode-І fracture toughness values. As performance parameters, unit wear and unit energy for the monowire cutting machine; unit wear and cutting speed for the diamond wire cutting machine were used. And beside that, the physico-mechanical properties of marbles were determined and relationships between these properties and both fracture toughness values and performance parameters were also investigated.
With the help of the results obtained from these investigations, a logarithmic relationship with a coefficient of correlation of 0,91 between the fracture toughness and unit energy, which is the performance parameters of the monowire cutting machine, was determined. It was also found out that there is a linear relationship with a coefficient of correlation of 0,56 between the fracture toughness and unit wear, which is the other performance parameter of the monowire cutting machine.
When the relationships between the performance parameters of diamond wire cutting machine and fracture toughness were examined, it was determined that there is a linear relationship with a coefficient of correlation of  0,54 with the unit wear; and an inverse linear relationship with a coefficient of correlation of 0,52 with cutting speed.
It was found that there are relationships with high correlation coefficient  between the mechanical properties of the marbles used in the study, which are shore hardness index, uniaxial compressive strength,indirect tension strength, bohme surface abrasion strength,fracture toughness and the performance parameters of diamond wire cutting machines. Similarly, meaningful relationships between fracture toughness and other mechanical properties were also obtained.
Furthermore, relationships with low correlation coefficient between the performance parameters of the diamond wire cutting machines and the physical properties of the marbles were obtained except for the unit volume weight analysis. Likewise, the only meaningful correlation between fracture toughness and physical properties was obtained from the unit volume weight analysis.
As a result, it has been demonstrated that the mode-І fracture toughness values can be used in reliably predicting the performance parameters of diamond wire cutting machines, which are increasingly used in the mining industry.