Nano-gümüş ve h-BN katkılı yağların MQL ve sürekli akış yöntemleri kullanılarak tribolojik performans odaklı incelenmesi
Tribologic performance focused investigation of optimum concentration ratio in nano-silver and boron additive oils
Yazar: SALİH YANARTAŞ
Danışman: PROF. DR. HAYRETTİN DÜZCÜKOĞLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde talaşlı imalatta kaliteli ürünlerin arttırılması ve enerji tüketiminin minimum seviyelere indirilmesi hedeflenmektedir. Bu doğrultuda tribolojik performansı yüksek olan kesme sıvılarının kullanılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Kullanılan kesme sıvıları talaş kaldırma işlemlerinde yağlama ve soğutma fonksiyonları sağlanmaktadır. Günümüzde nano boyutlarda üretimi yapılan katkı maddelerinin kesme sıvılarına ilave edilmesiyle nano akışkanlar elde edilmektedir. Elde edilen nano akışkanların, diğer kesme sıvılarına kıyasla daha fazla tribolojik performans sergilemesi beklenmektedir.
Bu çalışmada belirli oranlarda nano-gümüş (AgNP) ve hekzagonal bor nitrür (h-BN) ile geliştirilen yağlayıcıların tribolojik performansları araştırılmıştır. Deneyler Pin-on-Disk cihazında yapılmıştır. Cihazda aşınan bir disk ve aşındırıcı bir bilye kullanılmıştır. Burada sürtünme katsayısı değerleri ve bilyedeki hacimsel kayıplar elde edilmiştir. Çalışma tank içerinde sürekli akış ve MQL olmak üzere iki farklı uygulama yöntemi ile yapılmıştır. Dört adet kesme sıvısı (saf su, %1 h-BN, %8 AgNP ve saf su + %1 h-BN + %8 AgNP) kullanılmıştır. Kayma hızı olarak 1.5 m/sn ile 1.75 m/sn, yük olarak ise 40 N ve 50 N parametreleri uygulanmıştır. Deneysel çalışmada giriş parametreleri olarak kesme sıvısı, yük, hız ve uygulama yöntemi seçilmiştir. Çıkış parametresi olarak sürtünme katsayısı ile ağırlık kaybı incelenmiştir. İncelemeler varyans analizi (ANOVA) metodu ile yapılmıştır. 
Elde edilen veriler kıyaslandığı zaman sürtünme katsayısının en düşük seviyede olduğu durumlar sırasıyla MQL, 40 N yük saf su + % 1h-BN + %8 AgNP karışımı ve 1.50 m/sn hızdır. h-BN, saf su koşuluna göre %15.23, AgNP koşuluna göre %16.65, saf su + % 1h-BN + %8 AgNP karışım koşuluna göre de %22 oranında düşük performans vermiştir. AgNP koşulu ise saf su koşuluna kıyasla %1.23 daha iyi, saf su + % 1h-BN + %8 AgNP karışım koşuluna göre ise %4.58 daha kötü performans göstermiştir. Sürtünme katsayısı sonuçlarına göre MQL kullanmanın %1.9 oranında daha iyi sonuç verirken ağırlık kaybı sonuçlarına göre MQL kullanmanın %38.29 oranında daha iyi sonuç vermiştir. MQL yöntemi kullanılması yağlayıcı maliyeti, işçi sağlığı ve sürdürülebilirlik için talaşlı imalatta kesme sıvılarının kullanımı için en ideal yöntem olarak önem arz etmektedir.

Abstract:
This is a very interesting study on the development and testing of cutting fluids with high tribological performance, which can have a significant impact on reducing energy consumption and improving the quality of machining processes. The use of nanofluids, which are produced by adding nano-sized additives to cutting fluids, is a promising approach for achieving better tribological performance.
The study investigated the tribological performance of cutting fluids developed with certain ratios of nano-silver and hexagonal boron nitride. The experiments were conducted on a Pin-on-Disk device, and the coefficient of friction and weight loss were measured as output parameters. The study considered two different application methods (continuous flow and MQL) and four cutting fluids (pure water, 1% h-BN, 8% AgNP, and distilled water + 1% h-BN + 8% AgNP).
The results showed that the distilled water + 1% h-BN + 8% AgNP mixture performed the best in terms of reducing the friction coefficient, especially when used with the MQL method. On the other hand, the use of h-BN alone showed a relatively low performance compared to the other conditions. The study also showed that the MQL method was more effective in reducing weight loss, which is an important factor for sustainability and worker health.
Overall, the study highlights the importance of using cutting fluids with high tribological performance in machining processes, and the potential of nanofluids for achieving better performance. The use of MQL method is also emphasized as an ideal method for the use of cutting fluids, considering its benefits in terms of lubricant cost, worker health, and sustainability. The ANOVA analysis used in the study is also a useful statistical method for analyzing the data and drawing conclusions.