Geri Dön

hBN, ZnO ve MWCNT katkılı mono ve hibrit bitkisel nanoakışkanların minimum miktarda yağlama (MMY) yöntemi ile ti6al4v titanyum alaşımlarını tornalama operasyonunda uygulanmasının işleme performansına etkisi

The effect of plant-based nanofluids with hbn, zno, and mwcnt as catalysts on the machining performance in turning operation of Ti6Al4V titanium alloys using minimum quantity lubrication (MQL) method

  1. Tez No: 932607
  2. Yazar: İREM AKIN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞEGÜL ÇAKIR ŞENCAN, DR. CEVDET ŞENCAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 133

Özet

Talaşlı imalat operasyonunda kesme sıvısı, iş parçası ile kesici takımı soğutma ve talaş uzaklaştırma görevini yerine getirir. Kesme sıvısının fazla ve yanlış kullanımı çevreyi, insan sağlığını ve üretim maliyetini olumsuz etkilediği için, Minimum Miktarda Yağlama (MMY) yöntemi kullanılmaktadır. MMY yöntemi ile daha çevre dostu ve performansı yüksek bir işleme yapmak amacıyla, bitkisel yağların kullanılması ve bu yağlara nanoparçacık ilave edilerek etkinliğinin artırılmaya çalışılması son yıllarda üzerinde yoğunlaşılan önemli araştırma konuları arasındadır. Bu çalışmada, yüksek mühendislik özelliklerine sahip ve bundan dolayı talaşlı imalatla zor şekillendirilebilen Ti6Al4V titanyum alaşımının tornalama ile işlenebilirliği incelenmiştir. İşleme sırasında çevreyi olumsuz etkilememek için kesme sıvısı olarak bitkisel bir yağ olan Ayçiçek yağı, MMY yöntemi ile kesme bölgesine uygulanmıştır. Ayçiçek yağı içerisine hBN, ZnO, MWCNT nanoparçacıkları mono, ikili hibrit ve üçlü hibrit formda eklenerek, nanoparçacık içeren yedi farklı kesme sıvısı (1: ZnO, 2: hBN, 3: MWCNT, 4: hBN+MWCNT, 5: hBN+ZnO, 6: ZnO+MWCNT, 7: hBN+ZnO+MWCNT) hazırlanmıştır. Hazırlanan her bir nanoakışkanda kullanılan nanoparçacık hacimsel olarak %0,5 oranında sabitlenmiştir. Hazırlanan nanoakışkanların özellikleri (yoğunluk, dinamik viskozite, termal iletkenlik) dört farklı sıcaklıkta ölçülüp analiz edilmiştir. Ti6Al4V alaşımlarını tornalama deneylerinde hazırlanan nanoakışkanların kullanıldığı yedi farklı MMY şartı, kuru kesme ve sade ayçiçek yağının kullanıldığı MMY şartı (sade MMY) ile karşılaştırılmıştır. Soğutma şartlarının farklı kesme hızlarındaki etkinliğini görebilmek amacıyla deneylerde iki farklı kesme hızı (80 m/dak ve 120 m/dak) kullanılmıştır. Böylece dokuz farklı soğutma şartı ve iki farklı kesme hızının kullanıldığı 18 farklı kesme şartında Ti6Al4V alaşımını tornalama deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonunda takım aşınması (Vb), yüzey pürüzlülüğü (Ra) ve kesme bölgesi sıcaklık (T) değerleri ölçülerek incelenmiştir. Elde edilen veriler varyans analizi ve gri ilişkisel analiz ile değerlendirilmiştir. Deney sonuçlarına göre, Vb ve T üzerinde kesme hızının, Ra üzerinde ise soğutma yönteminin etkisinin daha fazla olduğu belirlenmiştir. Yüksek kesme hızında Ra sonuçları, düşük kesme hızında ise T ve Vb sonuçları daha düşük çıkmıştır. Soğutma şartları açısından ise, en yüksek Ra, Vb, ve T değerleri kuru kesme ve sonra sade MMY şartlarında ölçülürken, nanoakışkanların kullanıldığı MMY şartlarında çok daha iyi sonuçlar elde dilmiştir. En iyi işleme performansına ise hBN+ MWCNT katkılı nanoakışkanın sahip olduğu tespit edilmiştir. Yapılan Gri İlişkisel Analiz sonuçları da optimum kesme şartının 80 m/dak kesme hızında hBN+MWCNT katkılı nanoakışkanın kullanıldığı şart olduğunu göstermiştir. Yüksek yoğunluğu ile düşük termal iletkenliği sebebiyle ZnO nanoparçacığını içeren nanoakışkanlar ise özellikle Ra ve Vb açısından diğer nanoakışkanlardan daha kötü performans sergilemiştir. Sonuç olarak özellikle termal iletkenlik değeri yüksek, yoğunluğu ve tane boyutu düşük nanoparçacıkları içeren kesme sıvıları, kesme bölgesindeki sıcaklığı ve iş parçasındaki pürüzlülüğü en aza indirip, takım ömrünü uzatarak işleme performansında ciddi oranda iyileştirme sağladığı görülmüştür. Bu veriler ışığında, sürdürülebilir ve yüksek verimli imalatın, uygun özelliğe sahip nanoparçacık katkılı bitkisel kesme sıvılarının MMY yönteminde kullanılmasıyla elde edilebileceği belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

In machining operation, the cutting fluid performs the task of cooling the workpiece and cutting tool and chip removal. Since excessive and improper use of cutting fluid adversely affects the environment, human health and production cost, the Minimum Quantity Lubrication (MQL) method is used. The use of vegetable oils and the addition of nanoparticles to these oils to increase their effectiveness in order to make a more environmentally friendly and high performance processing with the MQL method are among the important research topics that have been focused on in recent years. In this study, the machinability of Ti6Al4V titanium alloy, which has high engineering properties and is therefore difficult to shape by machining, was investigated by turning. Sunflower oil, which is a vegetable oil, was applied to the cutting zone with the MQL method as a cutting fluid in order not to adversely affect the environment during processing. Seven different cutting fluids containing nanoparticles (1:ZnO, 2:hBN, 3:MWCNT, 4:hBN+MWCNT, 5:hBN+ZnO, 6:ZnO+MWCNT, 7:hBN+ZnO+MWCNT) were prepared by adding hBN, ZnO, MWCNT nanoparticles in mono, binary hybrid and ternary hybrid forms into sunflower oil. The nanoparticle used in each prepared nanofluid was fixed at 0.5% by volume. The properties (density, dynamic viscosity, thermal conductivity) of the prepared nanofluids were measured and analyzed at four different temperatures. Seven different MMY conditions using the prepared nanofluids in turning experiments on Ti6Al4V alloys were compared with dry cutting and MMY using pure sunflower oil (Pure MMY). Two different cutting speeds (80 m/min and 120 m/min) were used in the experiments to see the effectiveness of cooling conditions at different cutting speeds. Thus, turning experiments on Ti6Al4V alloy were carried out under 18 different cutting conditions using nine different cooling conditions and two different cutting speeds. At the end of the experiments, tool wear (Vb), surface roughness (Ra) and cutting zone temperature (T) values were measured and analyzed. The data obtained were evaluated by analysis of variance and gray relational analysis. According to the test results, it was determined that the effect of cutting speed on Vb and T and the effect of cooling method on Ra was higher. Ra results were lower at high cutting speed and T and Vb results were lower at low cutting speed. In terms of cooling conditions, the highest Ra, Vb, and T values were measured in dry cutting and then in plain MQL conditions, while much better results were obtained in MQL conditions using nanofluids. It was found that the hBN + MWCNT doped nanofluid had the best machining performance. The results of the Gray Relational Analysis also showed that the optimum cutting condition was the condition where hBN+MWCNT doped nanofluid was used at a cutting speed of 80 m/min. The nanofluids containing ZnO nanoparticles performed worse than the other nanofluids, especially in terms of Ra and Vb, due to its high density and low thermal conductivity. As a result, it has been observed that cutting fluids containing nanoparticles with high thermal conductivity, low density and low grain size provide significant improvement in machining performance by minimizing the temperature in the cutting zone and roughness in the workpiece and extending the tool life. In the light of these data, it has been determined that sustainable and highly efficient manufacturing can be achieved by using nanoparticle-added herbal cutting fluids with suitable properties in the MQL method.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    709893

    Studies on suspension of some inorganic nanoparticles as additive in motor engine/lubrication oils

    Bazı anorganik nanoparçacıkları motor yağı katkısı olarak askıda tutma çalışmaları

    ZULHICE TANRISEVEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET GÜL

  2. Tez No

    846796

    ZnO-hBN nanoparçacıkları ile takviye edilen magnezyum matris kompozitlerin mikroyapı, mekanik ve tribolojik özelliklerinin araştırılması

    Investigation of microstructural, mechanical and tribological properties of magnesium matrix composites reinforced with ZnO-hBN nanoparticles

    CEVHER KÜRŞAT MACİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CİHAN ÖZEL

  3. Tez No

    535572

    Characterization of materials by using in-situ and precession electron diffraction techniques in tem

    Geçirimli elektron mikroskobu ile in-situ ve devinimli elektron difraksiyonu teknikleri kullanılarak malzeme karakterizasyonu

    UMUT SAVACI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Metalurji MühendisliğiAnadolu Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERVET TURAN

  4. Tez No

    960424

    Boron nitride based catalysts for propane activation

    Propan aktivasyonu için bor nitrür bazlı katalizörler

    MUKADDES CANDAN KARAEYVAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ

    DOÇ. DR. GÖKHAN ÇELİK

  5. Tez No

    771642

    Cp-Ti alaşımı üzerine büyütülmüş ZnO ve h-BN ilaveli TiO2 kompozit kaplamaların yapısal ve adhezyon özelliklerinin araştırılması

    Investigation of structural and adhesion properties of ZnO and h-BN-doped tio2 coatings on Cp-Ti alloy

    ALİ KADİR BELET

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiGümüşhane Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EBRU EMİNE ŞÜKÜROĞLU

Geri Dön