Kaplamalı ve kaplamasız hss matkap uçlarının deney tasarımı yöntemiyle performansının optimizasyonu
Performance optimization of coated and uncoated hss drill bits with experimental design method
Yazar: ACAR CAN KOCABIÇAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SENAİ YALÇINKAYA
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Delik delme işlemi, otomotiv, uzay, havacılık ve savunma sanayi gibi talaşlı imalatın olduğu her alanda oldukça yaygın kullanılan bir talaşlı imalat yöntemidir. Deneysel çalışmada özel üretim karbür ve TIN kaplı matkap uçlarının deney tasarımı yöntemiyle performansının optimizasyonu yapılmıştır. Çalışmada, talaşlı imalat sektöründe oldukça yaygın olarak kullanılan matkap uçlarının delik delme işlemleri sırasındaki aşınma parametreleri ve yüzey pürüzlülükleri incelenmiştir. Delik delme operasyonuna etki eden matkap ucu, kullanılan iş parçasının ham malzemesi, uygulanan kesme parametreleri incelenerek matkap uçlarındaki aşınmalar analiz edilmiştir ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Yüksek aşınma mukavemeti ile birlikte yüksek tokluğa sahip DIN 1.2379 Soğuk iş takım çeliği malzeme, HSS matkap ucu, TIN ve TiAlN kaplama matkap uçlarıyla 9 farklı devir ve ilerleme hızında delik delme işlemleri yapılmıştır. Delik delme işlemleri sırasında devir ve ilerleme hızları düzenli olarak arttırılarak takım aşınmalarına olan etkileri irdelenmiştir. Deneysel çalışmamız kapsamında Ø8, Ø10 ve Ø12 mm çapları matkap uçları kullanılarak aşınmaları gözlemlenmiştir. Delik delme işlemleri CNC dik işleminde yapılmış olup kesme işlemleri sırasındaki kesme parametreleri, ilerleme hızı, matkap devir sayısı ve kesme hızı kayıt altına alınmıştır.

Kesici takımın aşınmasını etkileyen en önemli faktörlerden biri kullanılan takımın malzemesidir. Bu sebeple yaygın kullanılan ve geleneksel olan HSS matkap ucu, TIN ve TiAiN kaplama olarak üç ayrı matkap ucu kullanılarak bu üç farklı malzemenin aşınmaya karşı dayanımları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Delik delme işlemleri sonrasında matkap takımlarında meydana gelen aşınma ve kırılmalar 3D lazer tarama cihazı ile taranarak analizleri yapılmıştır, sonuçları irdelenmiştir. Ayrıca matkap uçlarının aşınma sonuçları elektromikroskop ile görüntüleri alınmış, incelenmiş ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Delik delme işlemleri tamamlandıktan sonra deliklerin yüzey pürüzlülükleri yüzey ölçüm cihazı ile ölçülmüştür. Delik delme işlemlerinin tamamlanmasının akabinde elde edilen delik yüzey pürüzlülük değerleri, uygulanan kesme parametreleri, kullanılan matkap ucu malzemeleri ve matkap takım çapları arasındaki bağıntılar analiz edilmiştir, çıkan sonuçlara optimizasyonu yapılmıştır.

Abstract:
The hole drilling operation is a widely used manufacturing process in all areas of machining, such as automotive, aviation, defense and aerospace industry. Within the scope of the experimental study, the wear parameters of the drill bits, which are widely used in the machining sector, during the drilling operations were investigated. The cutting tool, work piece material and cutting parameters which are affecting to the drilling operation and the analyzing results were evaluated. With high abrasion resistance, DIN 1.2379 Steel drill bits, HSS drill bits, TIN and TiAlN drill bits are used and drilled operations are done at 9 different speeds and speeds. During the drilling process, the speed and speed of the feeds are increased regularly and the cutting parameter effects on tool wear are examined. Within the scope of our experimental study, abrasion was observed by using drill bits Ø8, Ø10 and Ø12 mm. The drilling processes are done in CNC vertical process and the cutting parameters (feed speed, speed and cutting speed) are recorded during cutting operations.

One of the most important factors that affects to the cutting tool wear is the tool material. For this reason, three different material drill bits such as HSS drill bit, TIN and TiAlN were used to compare the abrasion resistance of these three materials. After the drilling operations, abrasion (wearing) and fractures in drill tools were analyzed by 3D laser scanning device and the results were examined. In addition, the wear results of the drill bits were also analyzed by a electro microscope. The surface roughness of the holes were measured by the surface measuring device after the drilling operations were completed. After completing the drilling operations, the roughness values were obtained, the cutting parameters were compared, the used drill bit materials and the drill tool diameters were analyzed. The results were interpreted.