Doku oluşturulmuş silicili kesici takım ile tornalamada doku özelliklerinin işleme performansına etkilerinin incelenmesi

Abstract

Talaşlı işlemede, talaş oluşumu sırasında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşmektedir. Gelişen teknoloji ile birlikte modern endüstrilerde kullanılan iş parçası malzemeleri de değişim göstermiş, talaşlı işleme açısından yüksek sertlik ve küçük ısı iletkenliği gibi olumsuz özellikleri bulunan malzemelerin kullanımı artmıştır. Bu tür özelliklere sahip malzemelerin işlenmesi sırasında normalden daha fazla ısı açığa çıktığından kesici takım ömürleri azaldığı bilinmektedir. Kesici takımların verimliliklerini ve sürdürülebilirliklerini arttırma konularında araştırmacılar çeşitli yöntemler denemektedir. Bu yöntemlerden endüstride en yaygın kullanılanı kesme sıvısı ile işlemedir. Kesme sıvısı kullanımıyla hem işleme sırasında oluşan ısı takımdan uzaklaştırılır hem de bu sıvıların yağlayıcı ve soğutucu özellikleri sayesinde takım ömründe artış sağlanır. Kesme sıvılarının bu olumlu özelliklerine karşın atıkların bertaraf maliyetleri, ekolojik açıdan yarattığı sorunlar ve insan sağlığına verdiği zararlar gibi olumsuz etkileri vardır. Sürdürülebilir üretim için takım ömrü, sürtünme, kesme kuvvetleri ve iş parçası yüzey pürüzlülüğü gibi konularda kesici takımların iyileştirilmeleri gerekmektedir. Kesici takımlarda denenen iyileştirmelerden bazıları, yeni kesici takım malzemelerinin geliştirilmesi, yeni takım kaplamalarının uygulanması ve takım geometrisindeki çeşitli değişikliklerdir. Son zamanlarda çalışılan bir konu ise talaşlı işleme sırasında takım ile iş parçası ve takım ile talaş arasındaki sürtünmeyi azaltarak, takım ömrünü arttırmayı amaçlayan takım yüzeyi dokulandırma işlemidir. Temel olarak bu işlem, takımın yüzey bütünlüğünü lazer, mikro EDM, mekanik taşlama vb. yöntemlerle değiştirerek takım ömrü, kesme kuvvetleri gibi konularda iyileştirmeler sağlamayı hedeflemektedir. Dokulandırılmış takımların işleme sırasında oluşan kesme kuvvetlerine, takım aşınmalarına, iş parçası yüzey pürüzlülüğüne ve talaş oluşumlarına etkileri konularında literatürdeki çalışmalar kısıtlıdır. Yüzey dokulandırma işlemi uygulanmış takımların talaş kaldırmaya etkilerinin incelenmesi literatüre ve imalat endüstrisine takım verimliliği açısından önemli katkılar sağlayacaktır. Bu çalışmada öncelikle bu tezin konusu olan yüzey dokulandırma işlemiyle ilgili literatür özeti sunulmuş devamında yüzey dokulandırma, yüzey dokulandırmanın etkisi, silici (wiper) takım geometrisi ve takım aşınmaları konularında kısaca bilgiler verilmiştir. Çalışmanın deneysel kısmında ise, literatürdeki verileri doğrulamak ve asıl deneyler için bilgi toplamak adına, bir dizi ön deneyler yapılmıştır. Bu deneyler için iki farklı lazer işleme yöntemiyle üç adet geleneksel geometrili takım dokulandırılarak, doku oluşturulmamış takımla karşılaştırılıp doku tipinin ve doku derinliğinin serbest yüzey aşınmasına etkileri incelenmiştir. Ayrıca dokulandırma işleminin iş parçası yüzey pürüzlülüğüne ve talaş oluşumuna etkileri de araştırılan konular arasındadır. Ön deneylerde elde edilen sonuçlara göre literatürdeki sonuçlara paralel olarak kesici takım serbest yüzeyinde doku bulunması takım ile iş parçası arasındaki temas yüzeyini azaltarak takım ömrünü önemli ölçüde arttırmış, dahası doku tipinin ve derinliğinin serbest yüzey aşınmasında önemli etkilerinin olduğu bulunmuştur. Dokulandırılmış takımlar ile talaş kaldırma sonucu iş parçası yüzey pürüzlülükleri doku derinliğine göre değişim göstermiştir. Son olarak talaş formları karşılaştırmasında kesici kenara göre paralel dokulu takımların işlemeye girişte ve çıkışta oluşturduğu talaşlarda talaş kalınlığı incelmiş talaşta uzama meydana gelmiştir. Tezin asıl konusu olan deneylerde ise, doku tipi, dokular arası genişlik ve lazer gücü parametreleriyle Taguchi L9 (3^3) deneysel tasarım yöntemine göre dokuz adet silici geometrili takım dokulandırılarak en uygun doku parametresi belirlenmiştir. Ayrıca tüm dokulandırılmış takımlar için serbest yüzey aşınmaları, iş parçası yüzey pürüzlülük değerleri ve talaş formları incelenmiştir. Son olarak dokusuz referans takım ile doku tiplerine göre en iyi serbest yüzey aşınmalarına sahip takımlarla işleme sırasında oluşan kuvvetler karşılaştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre silici geometrili takımların serbest yüzeyinde doku oluşturulmasının uygun parametrelerle takım ömrünü yaklaşık %27’ye kadar arttırdığı fakat iş parçası yüzey pürüzlülüğü açısından olumsuz etkiye sahip olduğu görülmüştür. Oluşan kuvvetlere bakıldığında kesme ve ilerleme kuvvetleri dokulandırma işleminden etkilenmezken, radyal kuvvetlerde artış görülmüştür. Son olarak dokulandırılmış takımlarla malzeme kaldırma sonucu oluşan talaşların benzerlik gösterdiği görülmüş, dokusuz takımın aksine işlemeye girişte ve çıkışta oluşan talaşların talaş kalınlığında incelme ve talaş boyunda uzama meydana gelmiştir.