Granit, cam, cüruf ve beton atıklarının aşındırıcılı su jeti ile doğal taş kesmede aşındırıcı olarak kullanımı
Application of granite, glass, slug and concrete wastes as abrasive in natural stone cutting with abrasive water jet
Yazar: MOHAMMAD REZA AMIRI
Danışman: PROF. DR. GÖKHAN AYDIN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden Mekanizasyonu ve Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, aşındırıcılı su jeti (ASJ) ile doğal taşların kesilmesinde çeşitli atıklarının (cam, granit, beton ve ferrokrom cürufu) aşındırıcı olarak değerlendirilme potansiyelleri araştırılmıştır. Bu kapsamda, öncelikle atıklar çalışma gereksinimlerine uygun boyutlara getirilmiştir. Kesme deneyleri süresince ilerleme hızı dışındaki kesme parametreleri sabit tutulmuştur. Aşındırıcıların kesme performanslarını, kesme derinliği, kesme genişliği, malzeme uzaklaştırma oranı, kerf açısı ve kesme yüzeylerinin kalitesi referans alınarak değerlendirilmiştir. Çalışmada, düşük ilerleme hızlarında daha yüksek kesme derinliklerinin elde edildiği belirlenmiştir. İlerleme hızındaki değişimlerin diğer performans çıktılarını belirgin bir şekilde etkilemediği sonucuna ulaşılmıştır. Bunun yanında, yüksek yoğunluk ve mekanik dayanıma sahip iş parçalarında daha düşük kesme derinliklerinin ve malzeme uzaklaştırma oranlarının elde edildiği saptanmıştır. Yüksek sertlik ve yoğunluklu aşındırıcıların ise kesme derinliği ve malzeme uzaklaştırma oranını arttırdığı belirlenmiştir. Diğer taraftan, ilerleme hızı, aşındırıcı türü ve iş parçası özellikleri ile kesme genişliğini ve yüzey pürüzlülüğü arasında kayda değer bir ilişki tespit edilmemiştir. Ek olarak, düşük dayanım ve sertliğe sahip iş parçaları ve aşındırıcılar için düşük kerf açılarının elde edildiği saptanmıştır. Çalışma sonucunda, ferrokrom cürufu, granit ve camın ASJ ile doğal taş kesme uygulamalarında aşındırıcı olarak değerlendirilebileceği belirlenmiştir. Bu durum, kesilen malzemenin üretim maliyetini azaltacak ve ürünün piyasadaki rekabet gücünü arttıracaktır.

Abstract:
In this study, the potential use of various wastes (glass, granite, concrete and ferrochrome slag) as abrasive in abrasive water jet (AWJ) cutting of natural stones was investigated. The wastes were firstly processed to provide abrasive grains in the sizes required for AWJ cutting. During the cutting experiments, the cutting parameters except the feed rate were kept constant. The cutting performance of the abrasives was evaluated with reference to cutting depth, cutting width, material removal rate, kerf angle and quality of the cutting surfaces. In the study, it was determined that higher cutting depths were obtained at low traverse speeds. It was concluded that the changes in traverse speed did not significantly affect other performance outputs. In addition, it was determined that lower cutting depths and material removal rates were obtained in work pieces with high density and mechanical strength. It was concluded that high hardness and density abrasives increased the cutting depth and material removal rate. On the other hand, no significant relationship was found between traverse speed, abrasive type and work piece properties, and cutting width and surface roughness. In addition, it was revealed that low kerf angles were obtained for work pieces and abrasives with low strength and hardness. As a result, it was concluded that ferrochrome slag, granite and glass can be considered as abrasive in AWJ cutting of natural stones. This will reduce the production cost of the cut material and increase the competitiveness of the product in the market.