Öz. Giriş; Çelik malzemeler sertliklerinden ötürü, aluminyum malzemelere göre daha iyi talaş kaldırılarak işlenebilirler. Aluminyum, bakır ve bakır alaşımları gibi malzemeler, daha yumuşak bir yapıda olduklarından talaşlı imalat esnasında talaş yapışması gibi işleme zorlukları ile karşılaşmaktadırlar. Taguchi yöntemiyle yapılan deneysel tasarım ile farklı çaplı kaplamasız matkap ve farklı kaplamalar yapılmış matkapların, seçilen farklı Non Ferro (demir dışı) malzemelerin (aluminyum ve pirinç malzemelerin) delme işlemi esnasında alınan değerleri ile karşılaştırılmıştır. Kapsam; Bu çalışmada demir dışı malzemelerin delinmesinde kullanılan iki farklı çaptaki matkaplar, Oerlikon Balzers firmasında DLC ve TiN kaplanmıştır. DLC (Diamond like Carbon) kaplama, karbon içerikli olduğundan siyah renkte olup Oerlikon 830DLC makinasında kaplanmış, TiN (Titanium Nitrür) kaplama ise, sarı renkte olup Oerlikon firmasının BAI 1200 makinasında kaplanmıştır. Ayrıca demir dışı malzemelerin delinmesi için deneyde kaplamasız takım da kullanılmıştır. Yapılan deney tasarımında demir dışı malzemeler olarak 40 mm x 40 mm x 60 mm geometrik ölçülerindeki Aluminyum 6000 serisi ve Pirinç CuZn38Pb2 (CW608N) malzemeler, çapları 6 mm ve 10 mm olan kaplamasız ve kaplama kalınlıkları 2 mikron olan TiN kaplama ve DLC kaplama yapılan matkaplar ile 125 d/dak ve 250 d/dak devir hızı, sabit 0,2 mm/dak ilerleme hızı, sabit 25 mm delme derinliği ve bor yağı soğutma sıvısı işleme parametrelerinde delinmiş, delme işlemi esnasında kuvvetler incelenmiştir. Aluminyum malzeme seçimindeki amaç, sanayide en fazla kullanılan ikinci metal olması gelişen teknoloji ile (Elektrikli araçlar, Hybrid araçlar) kullanımının ağırlık avantajından dolayı daha da önem kazanmasıdır. Pirinç malzeme seçiminde ise bakırın en önemli alaşımı olup, bakır-çinko alaşımı, çinko fiyatının bakırdan düşük olması nedeniyle sanayide, geniş kullanım alanına sahip olmasıdır. Amaç; Yapılan deneysel çalışma ile DLC kaplı takımın, içerdiği karbon katkısı sayesinde bir yağlayıcı görevi görererek, Non Ferro malzemelerin, işleme kalitesine ve maliyet açısından işleme adedine etkileri araştırılmak istenmiştir. Yöntem; Demir dışı metal malzemelerin işlenmesinde kullanılan kesici takımların farklı kaplama malzemeleri ile işleme verimliliğinin ve kapasitelerinin artırılması amacıyla gerçekleştirilen bu çalışmada, deneysel sonuçlar üzerinde etkili olan 4 parametre; malzeme, matkap çapı, kaplama cinsi ve kesme hızı olarak tespit edilmiş ve her bir parametre için iki farklı seviye ile sonuç üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışma konusu kapsamında, malzeme; aluminyum, pirinç, matkap çapı; 6mm, 10mm, kaplama cinsi; DLC, TiN, kesme hızı 125 d/dak, 250 d/dak parametre seviyelerine göre oluşturulan Taguchi L8 deney düzeneğine uygun rastgele sıra izlenerek delik delme işlemi tekrarlı olarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçların analizinde Minitab 17 programı kullanılmıştır. Delme momenti değerinin düşük olması istendiğinden ‘En küçük en iyi’ seçimi yapılarak S/N oranı incelenmiştir. Belirlenen faktörlerin delme momenti değeri üzerindeki etkileri saptanmıştır. Bulgular; Deney sonrasında takımlarda ve delme işlemi yapılan malzemelerde yapılan incelemelerde, DLC (diamond like carbon) kaplı takım yüzeyinde daha az talaş birikmesi görülmüştür. Ayrıca delinen malzemelerin delik çaplarından kesit alınarak, delik içlerindeki yüzey prüzlülükleri incelendiğinde DLC kaplı takım ile delinen malzemelerin yüzey prüzlülüklerinin, TiN kaplı takım ve kaplamasız takım ile delinen malzemelere göre daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. Takımlar üzerinde delme işlemi öncesi ve delme sonrası ALİCONA (3D yüzey tarama) cihazında yapılan köşe radyusu ölçümlerinde, DLC (Diamond Like Carbon) kaplı takımın köşe yuvarlaklığının daha az arttığı gözlemlenmiştir. Sonuç; Bilindiği üzere doğada karbon iki farklı bağ yapısı ile bağlanmıştır. SP2 (iki düzlemsel) ve SP3 (üç düzlemsel) bağ yapıları. grafit içerdiği SP2 bağ yapılarından dolayı daha yumuşak bir malzeme, elmas içerdiği SP3 bağ yapılarından dolayı çok sert bir malzemedir. Dolayısıyla SP2 bağ yapısından SP3 bağ yapısına gidildikçe malzeme sertliği artmaktadır. Yapılan DLC (Diamond Like Carbon) kaplamalar SP2 bağ yapısını ve SP3 bağ yapısını içinde bulundurur. SP2 bağ yapısı sayesinde grafit malzeme gibi yağlayıcı bir özelliğe sahip, SP3 bağ yapısından dolayı ise oldukça serttir (2500 HV). Bundan dolayı demir dışı malzemelerin işlenmesinde, yapışma işlemede en büyük problemlerin başında gelir. DLC kaplama bu tip uygulamalarda olumlu yağlayıcı özelliğinden dolayı takım ömründe artış ve işleme kalitesinde ise olumlu sonuçlar vermektedir. Araştırma kapsamında tespit edilen parametre ve seviyelerinin sonuç üzerindeki etkileri incelendiğinde en etkili parametrenin malzeme cinsi olduğu, kesme hızı, matkap çapı ve kaplama cinsi parametrelerinin sırasıyla onu takip ettiği görülmüştür. Her bir parametre için delme momentini eniyileyen seviyelerin de malzeme cinsi için aluminyum, kesme hızı 125 d/dak(düşük hızda), matkap çapı 6mm(küçük çaplı)) ve kaplama cinsinin ise DLC olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler : Matkap İşleme Kalitesi, Deney Tasarımı, Taguchi.
Yazar Notu: Bu bildiri Kocaeli Üniveristesi Fen Bilimleri Makina Mühendisliği Anabilim Dalı'nda yürütülen "DEMİR DIŞI METAL MALZEMELERİN İŞLENMESİNDE KULLANILAN KESİCİ TAKIMLARIN FARKLI KAPLAMA MALZEMELERİ İLE İŞLEME VERİMLİLİĞİNİN VE KAPASİTELERİNİN ARTIRILMASININ DENEYSEL TASARIM YÖNTEMİ İLE ENİYİLENMESİ" başlıklı Yüksek Lisans Tez çalışması kapsamında hazırlanmıştır.
Yazarlar Kocaeli Üniversitesi İleri Disiplinler arası Araştırma Laboratuvarı (İDEAL) İleri Malzeme Teknolojileri Laboratuvarı’na yardım ve desteklerinden dolayı teşekkür eder.
Anahtar Kelimeler: Matkap İşleme Kalitesi, Deney Tasarımı, Taguchi.
|
