Geri Dön

Inconel 625 alaşımının seramik (SiAlON) takımla frezelenmesinde kesme kuvveti, takım ömrü/aşınması ve yüzey kalitesi karakteristiklerinin deneysel olarak araştırılması, sonlu elemanlar metoduyla kesme kuvveti ve sıcaklığın analizi

Experimental investigation of cutting force, tool life/wear and surface quality characteristics in milling of Inconel 625 alloy with ceramic (SiAlON) tool, validation of cutting force and temperature through finite element method

PDF İndir

  1. Tez No: 924978
  2. Yazar: SEDAT GÜVEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HASAN GÖKKAYA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Seramik Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering, Ceramic Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Karabük Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 217

Özet

Bu çalışmada, deneysel ve sonlu elemanlar analizi ile düşük işlenebilirliğe sahip Inconel 625 süper alaşımların SiAlON seramik kesici takımlar kullanılarak işlenebilirliği araştırılmıştır. Inconel 625 süper alaşımları, yüksek sıcaklıklarda mükemmel çekme dayanımı, sürünme direnci ve oksidasyon/korozyon direnci sergilemeleri nedeniyle uzay/havacılık, enerji ve denizcilik gibi çeşitli endüstrilerde yaygın olarak tercih edilmektedir. Sergiledikleri üstün özellikler nedeniyle Inconel 625 alaşımlar düşük işlenebilirliğe sahiptir. Bu durum kesici takımların hızlı aşınmasına neden olarak iş parçası yüzey kalitesinin bozulmasına ve kesici takımın çok kısa sürede kullanılamaz hale gelmesine sebebiyet vermektedir. Dolayısıyla, Inconel 625 alaşımların işlenmelerinde performans iyileştirilmeleri yapmak, işleme parameterlerini optimize etmek ve ideal kesici takım malzemesi ile geometrisini kullanmak önem arz etmektedir. Bu deneysel çalışmada son yıllarda kullanımı oldukça artan SiAlON seramik kesici takımlar frezeleme operasyonunda kullanılmak üzere tercih edilmiştir. Ham bir çubuk formunda temin edilen SiAlON malzemeler birçok prosesten geçirilerek nihai ürün parmak freze haline getirilmiştir. Deney tasarımı, Taguchi L9 ortogonal dizisi kullanılarak modellenmiş ve dokuz adet frezeleme deneyi üç farklı kesme hızı (160, 240 ve 360 m/dk), ilerleme miktarı (0.020, 0.030 ve 0.045 mm/diş) ve kesme derinliği (0.4, 0.6 ve 0.9 mm) seviyelerinde gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar analizleriyle kesme kuvveti ve sıcaklığı, deneysel çalışmalarla ise işleme parametrelerinin kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü, takım ömrü, aşınma tipi ve mekanizmaları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kesme kuvveti ölçümlerinin gerçekleştirilmesi amacıyla dinamometre kullanılarak, kuru işleme koşulu altında aynı yönlü frezeleme deneyleri tamamlanmıştır. Deneysel çalışmalar kapsamında, kesici takımın çeşitli bölgelerinden taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntüler alınmış, kantitatif analizler ile kesici takımdaki yapışmaların kimyasal kompozisyonu belirlenmiştir. Talaş kaldırma işlemleri döngüler halinde gerçekleştirilmiş ve her bir döngü sonrası dijital mikroskop görüntüleri alınarak aşınma uzunlukları belirlenmiştir. Aşınma uzunluğu belirli bir seviyeye (0.35 mm) ulaştığında frezeleme operasyonları durdurulmuş ve kesici takımların kullanım ömrü tespit edilmiştir. Bulgular, etkisi incelenen ilerleme miktarı değerlerinin takım ömrü üzerinde en önemli etkiyi oluşturduğunu göstermiştir. Takım ömrü değerleri ile regresyon analizi gerçekleştirilerek Genişletilmiş Taylor takım ömrü denkleminde kullanılan katsayılar belirlenmiş ve takım ömrü tahminleri elde edilmiştir. Regresyon modelinin 99.34% etkiyle deneysel sonuçlarla uyum sağladığı ve modelin anlamlı olduğu belirlenmiştir. Kesici takımlarda baskın aşınma tipleri düşük kesme hızlarında yanak aşınması ve çıtlama, yüksek kesme hızlarında kırılma ve tüm koşullarda kendini gösteren yığma kenar olmuştur. Aşınma mekanizmalarının ise baskın olarak abrasiv ve adhesiv aşınmalar olduğu belirlenmiştir. Sonlu elemanlar analizleri ile deneysel çalışmalardan elde edilen kesme kuvveti değerleri arasında anlamlı bir uyum olduğu tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, the machinability of Inconel 625 superalloys with low machinability using SiAlON ceramic cutting tools was investigated via experiments and finite element analysis. Inconel 625 superalloys are widely preferred in various industries because of their superior mechanical properties at high temperatures. Owing to their superior properties, Inconel 625 alloys have low machinability. This situation causes rapid wear of the cutting tools, resulting in deterioration of the workpiece surface quality, and the cutting tool becomes unusable in a very short time. Therefore, it is important to improve the machining performance of Inconel 625 alloys, optimise the machining parameters and use the ideal cutting tool material and geometry. In our study, SiAlON ceramic cutting tools, which have been widely used in recent years, were preferred for use in milling operations. SiAlON materials, which are supplied in the form of a solid rod, are subjected to many processes and manufactured into a final product end mill. The experimental design was modelled via a Taguchi L9 orthogonal array, and nine milling experiments were carried out at three different cutting speeds (160, 240 and 360 m/min), feed rates (0.020, 0.030 and 0.045 mm/tooth) and depths of cut (0.4, 0.6 and 0.9 mm). Finite element analyses were performed on the cutting force and temperature, and experimental studies were carried out to investigate the effects of machining parameters on the cutting force, surface roughness, tool life, wear type and mechanism. To perform cutting force measurements, downmilling experiments were completed under dry conditions via a dynamometer. Within the scope of the experimental studies, scanning electron microscope (SEM) images were taken from various parts of the cutting tool, and the chemical composition of the adhesions on the cutting tool was determined via quantitative analyses. The machining operations were carried out in cycles, and the wear lengths were determined by taking digital microscope images after each cycle. When the wear length reached a specific level (0.35 mm), the milling operations were stopped, and the service life of the cutting tools was determined. The results revealed that the feed rate, the effect of which was analysed, had the most significant effect on tool life. Regression analysis was performed with the tool life values, the coefficients used in the extended Taylor tool life equation were determined, and tool life predictions were obtained. The regression model agreed with the experimental results, with an effect of 99.34%, and the model was significant. The predominant wear types of the cutting tools were flank wear and chipping at low cutting speeds, fracture at high cutting speeds and edge development under all conditions. The wear mechanism was determined to be predominantly abrasive and adhesive wear. It was determined that there was a significant agreement between the cutting force values obtained from finite element analyses and experimental studies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    702687

    Inconel 625 alaşımının aluminid kaplanması ve özelliklerinin incelenmesi

    Aluminide coating of inconel 625 alloy and investigation of the properties

    CÜNEYT KORAY GENCAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Metalurji MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞABAN HAKAN ATAPEK

  2. Tez No

    597658

    Inconel 625 (AMS 5599) alaşımının diyaframla hidrolik şekillendirilmesinde geri esneme miktarlarının sayısal ve deneysel incelenmesi

    Investigation of analytical and experimental spring back behaviour of inconel 625 per AMS 5599 under flexform forming

    KUTAY BEYAZGÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAT GEMALMAYAN

  3. Tez No

    444917

    Çift katmanlı kaplanan inconel 625 alaşımının aşınma direncinin araştırılması

    Determination of the abrasion resistance of double coated inconel 625 alloy

    HÜSEYİN ÇAKIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERDOĞAN KANCA

    YRD. DOÇ. DR. ALİ GÜNEN

  4. Tez No

    664680

    Kesici takımlara uygulanan kriyojenik işlemin ınconel 625 nikel esaslı süperalaşımın işlenebilirliğine etkisinin deneysel nümerik ve istatistiksel araştırılması

    Experimental numerical and statistical investigation of the effect of cryogenic treatment applied on cutting tools on machinability of inconel 625 nickel based superalloy

    MAHİR AKGÜN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİL DEMİR

  5. Tez No

    953336

    Inconel 625 nikel esaslı süperalaşımın elektro erozyon işleme yöntemi ile işlenebilirliğinin araştırılması

    Investigation of the machinability of inconel 625 nickel based superalloy using the electrical discharge machining (EDM) method

    ENES ÜNLÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİL DEMİR

    DOÇ. DR. MAHİR AKGÜN

Geri Dön