Ti6Al4V alaşımının frezelenmesinde farklı soğutma tekniklerinin işleme performansına etkisi
The effect of different cooling techniques on machining performance in milling of Ti6Al4V alloy
Yazar: ERAY SARIGÜL
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN BAHÇE
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hibrit model = Hybrid model ; Soğutma = Cooling ; Talaş = Sawdust ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys

Özet:
Titanyum ve alaşımları, havacılık, biyomedikal ve nükleer endüstriler gibi geliştirilmiş hizmet içi performans gerektiren birçok mühendislik uygulamasında yağın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni, hafif olmaları, yüksek sıcak mukavemetleri ve sertlik ve korozyon direnci gibi özelliklere sahip olmasıdır. Bununla birlikte, bu alaşımların çoğu hala geleneksel işleme ile üretilmekte ve işlenmesi zor malzemeler olarak kabul edilmektedir. Yüksek sıcak mukavemetleri ve sertlikleri, kesici kenardaki yüksek basınç gerilmeleri nedeniyle kesici takımın plastik deformasyonuna neden olur. Titanyum alaşımlarının son derece düşük termal iletkenliği, işleme sırasında oluşan ısının dağılmasını engeller ve bu da takım-talaş arayüzünde 1000 ºC'nin ötesine kolayca ulaşabilen yüksek yerel sıcaklıklara neden olur. Bu sıcaklığı azaltmak için yaygın olarak soğutma sıvıları, minimum miktar yağlayıcı (MMY) ve kriyojen gibi soğutucu/yağlayıcılar kullanılmaktadır. Ancak geleneksel soğutucular ve MMY çevreci olmamaları ve maliyetlerinin yüksek olması nedeniyle alternatif soğutucu/yağlayıcılara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada frezeleme işleminde soğutma sıvısını ve MMY en az kullanılarak kriyojen destekli hibrit soğutma/yağlama sistemi önerilmiştir. Yapılan deney sonucunda hibrit işlemenin takım ömrünü %25 oranında artırdığı, yüzey pürüzlülüğü üzerinde kriyojenin doğrudan kullanılmasının yararlı olmadığı görüldü. Bunun yanında hibrit işlemenin yüzey kalitesi, çapak oluşumu ve sıcaklık üzerinde diğer yöntemlere göre avantajlı olduğu tespit edildi. Sonuç olarak, hibrit soğutma/yağlama stratejileri ile takım ömründeki olağanüstü gelişme, bu soğutma/yağlama tekniğinin endüstriyel olarak uygulama imkanını artırmaktadır. 

Anahtar Kelime: Titanyum ve alaşımları, Hibrit işleme, Talaş yapısı

Abstract:
Titanium and its alloys continue to perform excellently in many technical applications requiring superior in-service performance, such as those in the aerospace, biomedical, and nuclear sectors. This is because of their low weight, high hot strength and hardness, and improved fracture and corrosion resistance. However, the bulk of these alloys are still made using traditional machining methods and are widely known for being difficult-to-machine materials.
Because of the high compressive pressures on the cutting edge, their high hot strength and hardness promote plastic deformation of the cutting tool, resulting in premature tool failure. Titanium alloys' exceptionally poor thermal conductivity prevents heat generated during machining from being dispersed, resulting in high localised temperatures that can easily exceed 1000 oC at the tool-chip contact. Coolants/lubricants such as coolants, minimum quantity lubricant (MQL), and cryogen are routinely used to lower this temperature. However, alternative coolants/lubricants are needed because traditional coolers and MQL are not environmentally friendly and have high costs. In this study, a cryogen-assisted hybrid cooling/lubrication system is proposed by using the coolant and MQL at a minimum in the milling process. As a result of the experiment, it was seen that hybrid machining increased tool life by 25%, and direct use of cryogen on surface roughness was not beneficial. Furthermore, hybrid processing was shown to be superior to other approaches in terms of surface quality, burr development, and temperature. As a result; The remarkable improvement in tool life with hybrid cooling/lubrication strategies increases the industrial application possibilities of this cooling/lubrication technique.

Keywords: Titanium and alloy, Hybrid machining, Chip Morphology