Ti-6Al-4V Eli alaşımının tornalanmasında yüksek basınçlı jet soğutmanın kesme kuvvetlerine ve yüzey pürüzlülüğüne etkisi
The effect of high pressure jet cooling on surface roughness and cutting forces inturning of Ti-6Al-4V Eli alloy
Yazar: NAZIM ORAL
Danışman: DOÇ. DR. FATİH TAYLAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Titanyum ve alaşımları düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, yüksek korozyon direnci gibi özellikleri, bir arada bulundurduğu için birçok değişik uygulama için uygun malzemelerdir. Titanyum alaşımlarının mühendislik alanında en önemli özellikleri; yüksek korozyon, yüksek ısıl verime ve yüksek mukavemet/yoğunluk oranına sahip olmasıdır. Biyomedik alalanında, otomotiv endüstrisinde ve spordan elektroniğe kadar birçok tüketim alanında titanyum kullanımı, sunduğu önemli özellikleri nedeniyle vazgeçilmez olmuştur.

Bu tez çalışmasında, uzay endüstrisi, havacılık ve biyomedikal alanında geniş kullanıma sahip olan Ti6Al4V Eli malzemesinin yüksek basınçlı jet soğutma (YBJS) koşulları altında işlenebilirliği incelenmiştir. Yapılan deneylerde bilgisayar kontrollü torna tezgâhı kullanılmış olup, CNMG120408 takım uç yarıçapı 0,8 mm CP250 PVD Kaplamalı ((Ti, Al) N+TiN) insertler tercih edilmiştir. Yüksek basınçlı jet soğutma sistemi ile farklı soğutma su basınçları  (6 ve 200 bar ) kesme işleminde kullanılmıştır. Ayrıca tornalama işleminde 2 mm sabit kesme derinliği, farklı kesme hızları (80- 100-120 m/dak) ve farklı ilerleme hızları (0.2- 0.25- 0.3 ve 0.4 mm/dev) tercih edilmiştir. 2 mm sabit kesme derinliğinde, üç farklı kesme hızlarında ve dört farklı ilerleme hızlarında her bir kesici uç için 12 adet deney olmak üzere toplam 24 adet deney yapılmıştır. Bu çalışmada, kesme parametrelerinin (Kesme hızının ve ilerleme hızının) 6 bar basınç ve 200 bar basınç gibi farklı kesme koşullarında yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması ve kesme kuvvetleri üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. 6 bar ve 200 bar basınçlarda, kesme hızı ve ilerleme hızları ile kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerleri elde edilmiştir. Esas kesme kuvvetleri (Fc), radyal kesme kuvvetleri (Fr) ve ilerleme kesme kuvvetleri (Ff) dinamometre yardımıyla ölçülmüştür. Her bir deney sonrasında iş parçası malzemesi yüzeyinde meydana gelen ortalama yüzey pürüzlülük değerleri profilometre yardımı ile ölçülmüştür. Elde edilen Esas kesme kuvveti (Fc), radyal kesme kuvveti (Fr) ve ilerleme kesme kuvveti (Ff) ve ortalama yüzey pürüzlülük değerleri grafiksel olarak değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Deneysel çalışma sonucunda kesme parametrelerinin (kesme hızı ve ilerleme hızı) kesme kuvveti bileşenleri ve ortalama yüzey pürüzlülük değerleri üzerinde etkili olduğu tespit edilmiştir. Çalışmalar sonucunda ilerlemenin artmasıyla kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğü artarken, soğutma suyu basıncının artmasıyla kesme kuvvetleri belirli bir miktar azalmıştır.


Anahtar Kelimeler: Tornalama, Ti6Al4V Eli, Yüksek basınçlı jet soğutma, yüzey pürüzlülüğü, kesme kuvveti

Abstract:
Titanium and titanium alloys are suitable for a variety of applications, with their low density, high strength and high corrosion resistance. The properties and characteristics of titanium, which are important for engineers are; high corrosion resistance, superior erosion resistance, heat transfer efficiency, superior strength-toweight ratios.  Titanium is essentially used in manufacture of biomedical devices, automotive industry and consumable goods ranging from sports to electronics, with respect to its properties.

In this study, the aerospace industry has a large area of super alloy Ti6Al4V Eli pressure jets of material workability under cooling conditions are investigated. A computer-controlled lathes used in the experiments, and CP250 PVD (Ti, Al) N + TiN) cutting tools are preferred. High-pressure jet coolant cooling system with different pressures (6 and 200 bar) is used in the cutting process. In addition, the process of turning 2mm constant depth of cut and different progression rates (0.1, 0.125, 0.15, 0175, and 0.2 mm / rev) and cutting speeds (80-100-120 m/min) were chosen. 24 experiments were totally carried out with 3 different cutting speeds and 4 different feed rates for each workpiece at constant debt of cut. In this study, the effects of cutting parameters and process applied to cutting tool on the cutting force, surface roughness and tool wear were investigated. With different water pressure and feed rate, cutting forces and surface roughness were obtained. Tangential and feed forces were measured by a dynamometer. In this study on cementite carbide cutting tools, the components of cutting force (Fc, Ff, Fr) on cutting tool were measured by dynamometer and surface roughness measured by profilometer. Experimental results showed that all cutting parameters (cutting speed, feed rate and depth of cut) have significant effect on cutting force and surface roughness. Studies in progress with increasing shear forces and increased surface roughness, cutting forces increase the pressure of cooling water, a certain amount has decreased.


Keywords: Turning, Cutting Force, Surface roughness, Ti-6Al-4V ELI, High Pressure Cooling.