İnconel 718 malzemesinin mikro işlenebilirliği ve kaplama malzemesinin etkisinin araştırılması
Investigation of effect of coating materials and micromachinability of inconel 718 material
- Tez No: 341575
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FEVZİ BEDİR, PROF. DR. KUBİLAY ASLANTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikro frezeleme, İnconel 718, Kaplanmış mikro takım, Sonlu eleman analizi, Micro end milling, Inconel 718, Coated micro tool, Finite element analysis
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
Bu çalışmada, İnconel 718 nikel alaşımının mikro işlenebilirliği ve kaplama malzemesinin performansı araştırılmıştır. Çalışma, deneysel ve nümerik olmak üzere iki aşamadan meydana gelmektedir. Deneysel safhada, TiAlN+AlCrN, DLC, AlTiN, TiAlN+WC/C, AlCrN kaplanmış ve kaplanmamış WC-Co mikro kesici takımların performansı, sabit bir kesme hızında (Vc=48 m/dk) ve dört farklı ilerleme hızı (1,25-2,5-3,75-5 µm/ağız) ile üç farklı kesme derinliğinde (0,1 0,15 0,2 mm), takım aşınması, kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü ve çapak oluşumu açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca minimal miktar yağlama ve parça üzerine yapılan kriyojenik ön soğutma işlemlerinin de kesme işlemi üzerindeki etkisi AlCrN kaplı kesici takım için araştırılmıştır. Bununla birlikte, kaplamasız takım kullanılarak sabit bir kesme derinliği (0,1 mm) ve dört ayrı ilerleme hızında kesme bölgesindeki sıcaklık oluşumu FLIR ThermaCAM E45 termal kamerayla görüntülenmiştir. Çalışmanın nümerik aşamasında ise, çoğunlukla plastik deformasyon problemlerinin çözümünde kullanılan Deform 2D sonlu eleman yazılımı kullanılmıştır. Kaplamasız takım için dört farklı ilerleme hızında (1,25-2,5-3,75-5 µm/ağız) nümerik çözümler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca farklı kesici kenar açıları (+8?, 0? ve -8?) içinde analizler yapılmıştır. Nümerik analizlerde her bir ilerleme ve kesici kenar türüne bağlı olarak kesme kuvveti, takım gerilmesi ve kesme sıcaklığı değerleri tahmin edilmiştir. Bununla birlikte, minimum talaş kalınlığı da yine nümerik çalışma kapsamında elde edilmiştir. Çalışma sonunda elde edilen sonuçlara bakıldığında, AlTiN, TiAlN+AlCrN, AlCrN kaplı kesici takımların, TiAlN+WC/C ve DLC kaplı takımlara nispeten, daha iyi bir aşınma performansı sergilediği görülmüştür. Fakat, DLC ve TiAlN+WC/C kaplı takımlar ise, talaş yapışmasına (BUE) karşı daha iyi bir direnç göstermişlerdir. Bunun bir sonucu olarak ta DLC ve TiAlN+WC/C kaplanmış kesici takımların yüzey pürüzlülüğü performansları daha iyidir. Kesme kuvveti sonuçlarında da DLC ve TiAlN+WC/C kaplı kesici takımlarla nispeten daha küçük kuvvet değerleri elde edilmiştir. Çapak oluşumu üzerinde ise, kaplama malzemesinin etkisinin olmadığı görülmüştür. Fakat, kriyojenik ön soğutma işleminin ise, çapak oluşumunun önlenmesine önemli bir katkı sağlamıştır. Yapılan nümerik analiz sonuçlarında ise, elde edilen kesme kuvveti ve kesme sıcaklığı değerlerinin deneysel ölçümlerle iyi bir uyum içinde olduğu saptanmıştır. Buda kullanılan malzeme modelinin doğruluğunu göstermektedir. Bununla birlikte, ilerleme hızına bağlı olarak kesme sıcaklığının arttığı, hem nümerik hem de deneysel sonuçlardan görülmüştür. Ayrıca, kesici kenarda oluşan gerilmelerin de ilerleme hızına ve kesici kenar açısına bağlı olarak değişiklik gösterdiği anlaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, micromachinability of Inconel 718 super alloy and the performance of different coating materials were investigated. The study had two phases experimental and numerical. In the experimental phase, performance of TiAlN+AlCrN, DLC, AlTiN, TiAlN+WC/C, AlCrN coated and uncoated micro end mills were evaluated in terms of wear, cutting force, surface roughness and burr formation at a constant cutting speed (Vc=48 m/min), four different feed rates (1.25-2.5-3.75-5 µm/flute) and three depths of cut (0.1, 0.15, 0.2 mm). Besides, effect of minimum quantity lubrication and the cryogenic pre-cooling of the workpiece during cutting process were also investigated for AlCrN coated micro end mill. Additionally, temperature of the cutting zone at a constant cutting speed (Vc=48 m/min) and four different feed rates (1.25-2.5-3.75-5 µm/flute) for uncoated micro end mill was measured by FLIR ThermaCAM E45 thermal camera. In the numerical phase of the study, Deform 2D Finite element code often used to analysis of plastic deformation problems was used. The numerical solutions were carried out for uncoated tool at four different feed rates (1.25-2.5-3.75-5 µm/flute). The numerical analyses were also carried out for different cutting edge angles (+8?, 0? -8?). Cutting force, tool stress and cutting temperature were estimated from the numerical analyses depending on feed rates and the cutting edge angles. Besides, minimum chip thickness was also obtained in the numerical study. At the end of the study, the results show that the wear performance of AlTiN, TiAlN+AlCrN, AlCrN coated micro end mills are better than those of TiAlN+WC/C and DLC coated micro end mills. However, TiAlN+WC/C and DLC coated micro end mills have better resistance to BUE formation compared to the others. As a result of this, the surface roughness performance of DLC and TiAlN+WC/C coated tools are also better than the others. Cutting forces are smaller in cutting processes carried out with DLC and TiAlN+WC/C coated tools. The low friction coefficient of coating materials has an important effect in the this result. On the other hands, the coating materials do not have any effect on burr formation. However, cryogenic pre-cooling process has a significant contribution to prevent burr formation. The cutting force and cutting temperature values obtained from numerical analysis consistent with experimental measurement. Besides, an increase in cutting force and cutting temperature values with an increase in feed rate is observed from numerical and experimental results. The results also show that the stresses occurred on the cutting edge are change depending on feed rate and cutting edge angle.
Benzer Tezler
- Uçak motorlarında kullanılan ınconel 718 süper alaşımının atmosferik plazma yöntemiyle kaplanarak sürünme davranışının incelenmesi
Investigation of creep behaviour of inconel 718 superalloys used in aircraft engines by coating with atmospheric plasma method
ERGÜN SUBAŞI
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
- HVOF yöntemiyle nikel süper alaşım malzemesine kaplanan kobalt bazlı alaşım tozunun mekanik özelliklere olan etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of cobalt-based alloy powder coated on nickel superalloy by HVOF method on mechanical properties
METEHAN TUNA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇİĞDEM
- Torna takımlarında mikro yüzey teksürü uygulamasının kesme kuvvetlerine etkisinin incelenmesi
Investigation of micro surface texture application on turning tools on cutting forces
EMRE AKI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN GAMZE GÜLERYÜZ PARASIZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TANER KUZU
- Investigation of the effect of dwell period in load controlled fatigue tests of inconel 718 superalloy
Inconel 718 süperalaşımının yük kontrollü yorulma deneyinde bekleme süresinin etkisinin incelenmesi
NUMAN BERAT YONDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Inconel 718 malzemesinin elektron ışın kaynağı altında mekanik davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi ve karşılaştırılması
Analysis and comprasion of mechanical behaviour of inconel 718 material under the effect of electron beam welding experimentally and numerically
SEMİH YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA