Çeşitli malzemelerin aşındırıcı su jeti ile kesilmesinde yüzey özellikleri, sertlik ve mikroyapı değişimlerinin farklı kesme yöntemleriyle karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Investigation of surface properties, hardness and microstructure changes in cutting various materials by abrasive water jet and comparison with other cutting methods
Yazar: ADNAN AKKURT
Danışman: PROF.DR. FEVZİ ERCAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kesme işlemi = Cutting ; Mikroyapı = Microstructure ; Sertlik = Hardness ; Su jeti = Water jet ; Yüzey özellikleri = Surface properties

Özet:
Yeni ve alternatif bir üretim yöntemi olarak gündeme gelen Aşındırıcı Su Jeti (AWJ) île kesme, endüstriyel amaçlı malzemelerdeki gelişmelere paralellik gösterecek şekilde, işlenmesi güç malzemelerin işlenmesinde etkili bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Kesme yöntemlerindeki işleme kalitesi genel olarak; malzeme özelliklerindeki değişim, elde edilen yüzey özellikleri ve kesilen kanalın geometrisi ile karakterize edilmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada, endüstriyel olarak yaygın kullanılan metalik malzemelerin AWJ ile kesilmesinde elde edilen yüzey özelliklerinin ve farklı kesme yöntemleri ile kesilen bu malzemelerde metalurjik özelliklerde meydana gelen değişimlerin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Ticari Saf Alüminyum, AI-6061 Alüminyum Alaşımı, Pirinç-353, Ç 1030 DüşükKarbonlu imalat Çeliği, D3 Soğuk İş Takım Çeliği ve AISI 304 Östenitik Paslanmaz Çelik malzemelerden hazırlanan farklı kalınlıklardaki (5, 10, 15, 20 mm) numuneler, işleme parametrelerinden yanal hız değişken, diğer parametreler ise sabit tutularak, AWJ ile kesilmiş ve elde edilen yüzeylerin yüzey özellikleri incelenerek, kesme önü geometrisi karakterize edilmiştir. Ayrıca, aynı malzemelerden 20 mm kalınlığındaki numuneler, yaygın kullanıma sahip sekiz farklı yöntemle (freze, şerit testere, oksijen alevi, lazer, plazma, su altı plazma, tel erozyon ve AWJ) kesilerek elde edilen yüzeylerin mikro yapı fotoğrafları üzerinden malzemelerin metalurjik özelliklerindeki değişim ve kesilen yüzeyden itibaren kesme derinliğine bağlı olarak sertlik değişimleri (HV) incelenerek değerlendirilmiştir. Kesilen numunelerin tamamında, yüzeylerin üst bölgesinde nispeten daha düzgün yüzey özellikleri elde edilirken, alt bölgesinde eğrisel-çizgisel izler şeklînde oluşan yüzey dalgalanmalarının derinliği ve buna bağlı olarak da yüzey pürüzlülüğü artmış ve farklı özelliklere sahip malzemelerin hepsinde yüzey özellikleri elde edilmiştir. Farklı yöntemlerle kesilen 20 mm kalınlığındaki numunelerin kesilen bölgedeki metalurjik özellikleri ve sertlik değişimleri baz alındığında, en verimli kesme yönteminin AWJ olduğu gözlenmiştir. Kesilen malzemelerde, ısıdan etkilenmiş bir bölge olmaması yöntemin en önemli avantajı olarak göze çarpmaktadır. Değişik malzeme ve kesme önü geometrisini karakterize eden deneysel bulgular, nümerik modelleme ve simülasyon çalışmalarında kullanılabilecek özellikte bir alt yapı oluşturmuştur. Bilim Kodu : 6260801Anahtar Kelimeler : Aşındıncılı Su Jetiyle Kesme, Kesme yöntemleri, Yüzey Özellikleri

Abstract:
Parallel to the developments in the engineering materials, many machining methods have been developed. Abrasive water jet (AWJ) cutting as one of newly developed alternative methods for cutting engineering materials has been effectively utilised in machining difficult- to-cut materials. Machining quality in cutting operation is generally characterised by changes in the material properties, surface roughness and geometry of the cut In this study, the investigation of the surface properties of various commonly used engineering materials cut by AWJ and their comparison with the surfaces obtained by cutting the same materials with other methods with respect to metallurgical properties and hardness changes has been aimed. The work piece materials of commercially pure aluminium, AI-6061 aluminium alloy, brass-353, Ç 1030 low carbon steel, D3 cold work tool steel and AISI 304 austenitic stainless steel in the form of plates of 5, 10, 15, 20 mm in thicknesses were cut by using AWJ. The cutting tests were carried out for different traverse speeds while the other parameters were kept constant The surfaces obtained were investigated and cutting front geometry was characterised. In addition to these, for comparison purposes the same materials of 20 mm thickness were cut by eight different methods (milling, sawing, oxygen flame cutting, laser machining, plasma, wire EDM and AWJ). Changes in the metallurgical properties and in the hardness (HV) depending on the distance from the work piece surface were investigated. For all the materials, better surfaces were obtained in the upper region of the cut surfaces while waviness was observed in the lower regions of the cut surfaces. The waviness of the cut surfaces was increased with increasing distance from the surface. This increase in the waviness, in torn, increased surface roughness. This trend was observed for all the materials tested. In terms of metallurgical properties of the cut surfaces and changes in the hardness, the best method was found to be AWJ for cutting these materials. This is because, no heat affected zone was observed for the specimen cut by AWJ. This was considered to be most important advantage of the AWJ method. The obtained experimental results characterising cutting front geometry and surface properties can be used for numerical modelling and simulation studies. Science Code : 6260801Key Words : Abrasive Water Jet Cutting, Cutting Methods, Surface Properties