Tamburlu kumlama makinasında bilya püskürtme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkisi
Effect of shotblasting parameters on surface roughness in drum sandblasting machine
Yazar: RAMAZAN BARAN
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN NEŞELİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Değişken yükler altında çalışan makine elemanlarının yorulma ömrü, çatlak ilerlemesi ve aşınma gibi olumsuz durumlar, endüstriyel performans ve makine elemanları çalışma güvenliği açısından kritik öneme sahiptir. Yüzey pürüzlülüğü ile yorulma ömrü arasındaki doğrudan ilişki nedeniyle, yüzey pürüzlülüğünün iyileştirilmesi malzeme ömrünü önemli ölçüde uzatır. Bu tez çalışmasında, Al7075 T6 alüminyum alaşımı ve AISI4140 çeliği numuneleri kullanılarak bilya püskürtme işlemi gerçekleştirilmiş ve Taguchi yöntemi ile parametre optimizasyonu yapılmıştır. Deneysel parametreler malzeme cinsi, bilya çapı ve maruz kalma süresi olarak belirlenmiştir. Her bir faktör iki seviye olarak ele alınmış ve tüm numunelere hem alt hem de üst yüzeylerde bilya püskürtme işlemi uygulanmıştır. Deneyler, malzeme türü olarak Al7075 ve AISI4140 çeliği, SAE J444 standartlarındaki S170 ile S330 çelik bilyalar ve maruz kalma süresi olarak 30 saniye ile 60 saniye seviyelerinde gerçekleştirilmiştir.
Bilya püskürtme işlemi öncesinde, tüm numunelerin alt ve üst yüzeylerinde yüzey pürüzlülük testleri yapılmış ve ortalama değerler hesaplanmıştır. Belirtilen seviyelerde bilya püskürtme işlemi gerçekleştirilmiş olup işlem sonrasında tekrar yüzey pürüzlülük testleri yapılmış ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Alt ve üst yüzeyler için iki ayrı L8 Taguchi ortogonal deney tasarımı oluşturulmuş ve sonuçlar analiz edilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde hem alt hem de üst yüzeylerde birbirine yakın sonuçlar elde edilmiştir. Taguchi L8 ortogonal deney tasarımları için en iyi sonuçların numunelerin her iki yüzeyinde de 3 numaralı deneyde üst yüzeyler için 1.4453 μm, alt yüzeyler için 1.212 μm ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) olduğu belirlenmiştir.
Varyans analiz sonuçları incelendiğinde, üst yüzeyler için en yüksek etkiye sahip faktörlerin sırasıyla malzeme faktörünün %78.98, bilya çapının %5.30 ve maruz kalma süresinin %2.62 olduğu hesaplanmıştır. Numunelerin üst yüzeylerine ait anlamlılık değeri R2 ise %90.30 olarak bulunmuştur. Alt yüzeyler için yapılan analizlerde, en büyük etki sırasıyla malzeme için %78.39, bilya çapı %2.09 ve maruz kalma süresi %0.04 olarak belirlenmiştir. Taguchi yöntemi analizi sonucunda alt yüzeyler için anlamlılık değeri %96.30 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
The fatigue life, crack propagation, and wear of machine components operating under variable loads are critical factors for industrial performance and the operational safety of machine elements. Due to the direct relationship between surface roughness and fatigue life, improving surface roughness significantly extends material life. In this thesis, shotblasting was applied to samples made of Al7075 T6 aluminium alloy and AISI4140 steel, and parameter optimization was performed using the Taguchi method. The experimental parameters included material type, shot diameter, and exposure time. Each factor was considered at two levels, and the shotblasting process was applied to both the top and bottom surfaces of all samples. The experiments were conducted with Al7075 and AISI4140 steel as the material types, S170 and S330 steel shots according to SAE J444 standards, and exposure times of  30 seconds and 60 seconds.
Prior to the shotblasting process, surface roughness tests were conducted on the top and bottom surfaces of all the samples, and average values were calculated. The shotblasting process was performed at the specified levels, and surface roughness tests were repeated afterward, with the results evaluated comparatively. Two separate L8 Taguchi orthogonal experimental designs were created for the top and bottom surfaces, and the results were analysed. Upon reviewing the results, similar findings were obtained for both the top and bottom surfaces. For the Taguchi L8 orthogonal experimental designs, the best results were found in the third experiment, with average surface roughness (Ra) values of 1.4453 μm for the top surface and 1.212 μm for the bottom surface.
When the variance analysis results were examined, the factors with the highest impact on the top surface were found to be the material type with 78.98%, the shot diameter with 5.30%, and the exposure time with 2.62%. The determination of coefficient (R²) for the top surfaces was found to be 90.30%. For the bottom surfaces, the analysis revealed that the greatest effect was due to the material type with 78.39%, the shot diameter with 2.09%, and the exposure time with 0.04%. The determination of coefficient for the bottom surfaces was calculated to be 96.30%.