Elektro erozyon ile işlenen Mg-Zr alaşımlarının işleme performansı çıktılarının ve yüzey topografisinin biyouyumluluk açısından değerlendirilmesi
Evaluation of machining performance outputs and surface topography of Mg-Zr alloys processed by electrical discharge machining in terms of biocompatibility
Yazar: KENAN DENİZ
Danışman: DOÇ. DR. HACI BEKİR ÖZERKAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Elektro erozyon ile işleme (EEİ) yöntemi, iletken malzemelerin karmaşık geometrilerde yüksek hassasiyetle işlenmesini sağlayan bir imalat teknolojisidir. İşlenmesi güç ve yüksek sertlikte olan malzemeler hassas yüzey kalitesi ve ölçülerde bu yöntemle işlenebilmektedir. Bu çalışmada, Magnezyum-Zirkonyum (Mg-Zr) alaşımı EEİ yöntemiyle işlenerek iş parçası işleme hızı (İİH), elektrot aşınma hızı (EAH) ve yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerlendirilmiştir. Ayrıca biyouyumluluk açısından değerlendirmek amacıyla sitotoksisite testi yapılmıştır. İşlenebilirlik testleri için üç farklı enerji seviyesinde parametreler belirlenmiştir. Bunlar; düşük seviye için akım (I- 1,5 A, 3 A), vurum süresi (ton- 3 μs, 24 μs, 48 μs), vurum bekleme süresi (toff- 48 μs, 75 μs); orta seviye için akım (I- 4,5 A, 7,5 A), vurum süresi (ton- 75 μs, 99 μs, 135 μs), vurum bekleme süresi (toff- 81 μs, 105 μs); yüksek seviye için akım (I- 15 A, 25 A), vurum süresi (ton- 150 μs, 300 μs, 450 μs), vurum bekleme süresi (toff- 150 μs, 300 μs) olarak seçilmiştir. Deneyler sonucunda akım (I) arttıkça İİH'de ve EAH'de belirgin artışlar görülmüştür. Bunun yanı sıra yüzey pürüzlülüğü de artmıştır. Yapılan sitotoksisite testi sonucu hücre canlılık oranları %70 üzerinde çıkmış olup, malzeme biyouyumluluk açısından umut vaat etmiştir. Sonuç olarak, Mg-Zr alaşımlarının EEİ ile işlenmesi, doğru parametreler ve malzeme kullanıldığında yüksek verimlilik ve yüzey kalitesi sunmakta olup biyomedikal alanda kullanımını daha da artırabilir.

Abstract:
The electrical discharge machining (EDM) method is a manufacturing technology that enables high-precision machining of conductive materials in complex geometries. Materials that are difficult to process which have high hardness can be processed with this method in precise surface quality and dimensions. In this study, Magnesium-Zirconium (Mg-Zr) alloy was processed by EDM method and material removal rate (MRR), electrode wear rate (EWR) and surface roughness (Ra) were evaluated. In addition, a cytotoxicity test was performed in order to evaluate biocompatibility. Parameters were determined at three different energy levels for machinability tests. These are current for low level (I- 1.5 A, 3 A), pulse on time (ton- 3 μs, 24 μs, 48 μs), pulse off time (toff- 48 μs, 75 μs); For medium level, current (I- 4.5 A, 7.5 A), pulse on time (ton- 75 μs, 99 μs, 135 μs), pulse off time (toff- 81 μs, 105 μs) were selected; for high level, current (I-15 A, 25 A), pulse on time (ton-150 μs, 300 μs, 450 μs), pulse off time (toff- 150 μs, 300 μs) were selected. As the current (I) increased, significant increases were observed in MRR and EWR as a result of the experiments. In addition, the surface roughness also increased. As a result of the cytotoxicity test, cell viability rates were found to be over 70%, and the material promised hope in terms of biocompatibility. In conclusion, EDM processing of Mg-Zr alloys offers high productivity and surface quality when the right parameters and materials are used. It can further increase its use in the biomedical field.