İşlenmesi zor malzemelerin yüksek talaş kaldırma oranlarıyla işlenmesi için ısı destekli hibrid sistemin geliştirilmesi ve çalışma parametrelerinin belirlenmesi
Developing of thermal-aided hybrid system for machining difficult-to-machine materials with high material removal rate and determining of its operation parameters
- Tez No: 752042
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FIRAT KAFKAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 213
Özet
İşlenmesi zor malzemelerin konvansiyonel yöntemlerle işlenmesinde yüksek kesme kuvvetleri, boyutsal toleransların sağlanamaması ve kötü yüzey kalitesi karşılaşılan başlıca sorunlardır. Kesme parametrelerinin düşük seviyelerde kullanılması, yüksek maliyetli kesici takımların kullanılması, yüzey kalitesini iyileştirmek için ilave operasyonların yapılması sorunları azaltmak amacıyla başvurulan yaklaşımlardır. Isı destekli işleme (IDİ), işlenmesi zor malzemeleri işlemek için başvurulan yöntemlerden birisidir. Ön ısıtma ile malzemenin akma dayanımı ve sertliği düşmektedir. Lazer, plazma arkı, oksi-gaz alevi ve elektrik akımı ısıtma için kullanılan başlıca enerji kaynaklarıdır. Enerji kaynağı ısıtmayı dar bir bölgede yapmalı, ekonomik ve ulaşılabilir olmalı ve hassas parametrik ayarlara sahip olmalıdır. Bu özellikler göz önüne alındığında Tungsten Inert Gase (TIG) tekniği alternatif bir enerji kaynağı olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada TIG tekniğinin IDİ için uygulanabilirliği, diğer enerji kaynakları arasındaki yeri ve konvansiyonel işlemeye göre sağladığı üstünlükler araştırılmıştır. TIG tekniği kullanılarak IDİ yapabilen bir sistem geliştirilmiştir. Deneylerde AISI 4340 çeliğinin sertleştirilmemiş ve 49 HRC sertliğinde sertleştirilmiş numuneleri yüksek talaş kaldırma oranlarında (TKO) konvansiyonel yöntem ve TIG destekli IDİ yöntemi ile işlenmiştir. Ön ısıtma sayesinde spesifik kesme enerjisi (ESK) düşmüş ve talaşın plastik deformasyonu kolaylaşmıştır. Konvansiyonel işlemeye göre kesme işleminde harcanan güç (Pc) değerinde maksimum %20,92 azalma sağlanmış ve yüzey kalitesinde (Ra) maksimum %22,28 iyileşme sağlanmıştır. Numunelerin boyutsal kararlılık özellikleri iyileştirilmiş ve çap ölçüsündeki sapma (ÇÖS) değerlerinde 40 µm' a varan azalma sağlanmıştır. TIG tekniği IDİ için uygulanabilir ve alternatif bir enerji kaynağıdır. TIG tekniğinin kesme işlemlerinde kullanımının yaygınlaşması için gelişime açık yönleri bulunmaktadır. Kesme ile eş zamanlı gerçekleştirilemeyen ön ısıtma nedeniyle numunelerin çap ölçüsünde genleşmeye bağlı boyutsal daralma (GBD) olduğu belirlenmiştir. Kısa devre nedeniyle kaynak arkının sonlanması TIG esaslı IDİ yönteminin diğer bir dezavantajıdır.
Özet (Çeviri)
In the processing of difficult-to-process materials by conventional methods high cutting forces, failure to ensure dimensional tolerances and poor surface quality are the main problems encountered. To use of cutting parameters at low levels, to use high-cost cutting tools, making additional operations for improving surface quality are the approaches used to reduce problems. Heat-assisted machining (HAM) is one of the methods used to process difficult-to-process materials. With preheating, the yield strength and hardness of the material decrease. Laser, plasma arc, oxy-gas flame and electric current are the main energy sources used for heating. The energy source should make heating in a narrow area, it should be economical and accessible and it should have precise parametric settings. Considering these features, Tungsten Inert Gas (TIG) technique appears as an alternative energy source. In this study, the applicability of TIG technique for HAM, its place among other energy sources and its advantages over conventional processing were investigated. A system capable of performing HAM has been improved using the TIG technique. In the experiments, AISI 4340 of steel non-hardened and with 49 HRC hardness hardened samples were processed conventional method and TIG assisted HAM at high material removal rates (MRR). By means of preheating, the specific cutting energy (ESC) is reduced and plastic deformation of the chip is facilitated. According to conventional machining a maximum reduction of 20,92 % was achieved in the value of power consumed in the cutting process (Pc) and a maximum improvement of 22.28% was achieved in surface quality (Ra). The dimensional stability properties of the samples were improved and the deviation values in diameter (DVD) were reduced by up to 40 µm. The TIG technique is a viable and alternative energy source for HAM. There are aspects that are open to development for the widespread use of TIG technique in cutting processes. Due to preheating, which could not be performed simultaneously with cutting, it was determined that the samples had dimensional contraction due to expansion (DCE) in diameter. Another disadvantage of the TIG technique-based HAM method is termination of welding arc due to short circuit.
Benzer Tezler
- İşlenmesi zor malzemelerin yüksek basınçlı soğutma sistemi ile işlenmesinde kalıntı gerilme ve sıcaklık değişiminin analizi
Machining of hard to machine materials with high pressure cooling system analysis of residual stress and temperature changes
LOKMAN YÜNLÜ
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ VAROL
- Analytical and experimental investigation of orthogonal turn-milling processes
Dik freze ile tornalama süreçlerinin analitik ve deneysel olarak incelenmesi
EMRE UYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Frezeyle tornalama operasyonunun geometrik, kuvvet ve ısıl modellenmesi
Geometric, force and thermal modeling of turn-milling operations
UMUT KARAGÜZEL
Doktora
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Yüksek talaş kaldırma performansı sağlayan dönen yuvarlak uçlu tornalama takımının geliştirilmesi
Development of self-propolled rotary turning tool for high performance machining (material removal)
UĞUR EMİROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN ALTAN
- Tİ6AL4V süperalaşımının elektro erezyon tezgahı ile işlenmesinde boyutsal toleransların iyileştirilmesi için işlem parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of operating parameters for improvement of dimensional tolerances with the electro discharge machine of the Tİ6AL4V superalloys
SAVAŞ APAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mekatronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA AY