AISI 316L ÇELİĞİNİN İŞLENMESİNDE TAKIM RADYÜSÜ VE KESME PARAMETRELERİNİN TAGUCHİ YÖNTEMİYLE OPTİMİZASYONU

Transkript

1 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Journal of th Faculty of Enginring and Architctur of Gazi Univrsity Cilt 28, No 3, , 2013 Vol 28, No 3, , 2013 AISI 316L ÇELİĞİNİN İŞLENMESİNDE TAKIM RADYÜSÜ VE KESME PARAMETRELERİNİN TAGUCHİ YÖNTEMİYLE OPTİMİZASYONU Mustafa GÜNAY Karabük Ünivrsitsi, Mühndislik Fakültsi, 78050, Karabük, TÜRKİYE (Gliş/Rcivd: ; Kabul/Accptd: ) ÖZET Yüzy kalitsi v ölçü tamlığı, tmas halind çalışan makin parçalarının dayanımını v prformansını önmli miktarda tkilmktdir. Bununla birlikt, talaşlı imalatta kullanılan ksici takım gomtrisi v ksm paramtrlri; ksm kuvvti, yüzy pürüzlülüğü v işlm vrimliliğini tkilyn n önmli faktörlrdir. Bu çalışmada, AISI 316L östnitik paslanmaz çliğinin işlnmsind oluşan F c v R a için ksici takım radyüsü v ksm paramtrlrinin (dğişknlr) optimizasyonu yapılmıştır. Bu amaçla, Taguchi nin L 9 diky dizini kullanılarak işlnbilirlik dnylri grçklştirilmiştir. İşlm dnylri sırasında ölçüln F c v R a dğrlri üzrind dğişknlrin tkilrini v önm sviylrini blirlmk için varyans analizi (ANOVA) uygulanmıştır. S/N oranları kullanılarak tspit diln dğişknlrin optimum dğrlri, F c v R a için farklı sviylrd bulunmuştur. ANOVA sonuçlarına gör, ksm kuvvti v yüzy pürüzlülüğünü tkilyn n önmli dğişkn ilrlm miktarı olarak blirlnmiştir. Anahtar klimlr: Taguchi Yöntmi, AISI 316L, Takım Radyüsü, Ksm Kuvvti, Yüzy Pürüzlülüğü OPTIMIZATION WITH TAGUCHI METHOD OF CUTTING PARAMETERS AND TOOL NOSE RADIUS IN MACHINING OF AISI 316L STEEL ABSTRACT Surfac quality and dimnsional prcision significantly affct to strngth and prformanc of working machin parts that ar contactd on anothr. Additionally, cutting tool gomtry and cutting paramtrs ar th most important factor affcting to cutting forc, surfac roughnss and productivity in machining. In this papr, optimization of cutting paramtrs and tool nos radius (variabls) was prformd for which F c and R a ar occurrd in machining of AISI 316L austnitic stainlss stl. For this purpos, th machinability xprimnts wr carrid out using Taguchi s L 9 orthogonal array. An analysis of varianc (ANOVA) was mployd to dtrmin th lvl of contribution and ffcts of variabls on F c and R a valus masurd during th machining xprimnts. Optimal valus of variabls which wr obtaind using th S/N ratios wr found at diffrnt lvls for F c and R a. According to th ANOVA rsults, th most significant variabl affcting to cutting forc and surfac roughnss valus was dtrmind as fd rat. Kywords: Taguchi Mthod, AISI 316L, Tool Nos Radius, Cutting Forc, Surfac Roughnss 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) Paslanmaz çliklr, farklı mikroyapı v kimyasal bilşimlrin bağlı olarak yüksk mkanik özlliklr, yüksk korozyon dirnci v düşük ısıl iltknliklr srgilmkt v bu avantajlarıyla imalat sktöründ gniş bir kullanım alanı bulmaktadır [1]. Mkanik özlliklr v korozyon dirncinin şsiz kombinasyonu saysind sağlık, kimya v lktronik ndüstrisi il nüklr santrallrd kritik yapıdaki parçaların imalatında kullanılan bu çliklrin işlnbilirliğind, yüzy kalitsi önmli bir faktördür. Gnld, paslanmaz çliklr %12-25 Cr (Korozyon dirncindn sorumludur), %25 kadar Ni (Östnitik yapının oluşmasını sağlar) içrmkt olup, Ni oranının artması işlm sırasında dformasyon srtlşmsinin

2 M. Günay AISI 316L Çliğinin İşlnmsind Takım Radyüsü v Ksm Paramtrlrinin Taguchi... artmasına ndn olmaktadır. Bu sürçt, S, Pb, T gibi lmntlrin ilavsiyl malzmnin korozyon dirnci düşürülmdn işlnbilirliği iyilştirilbilmktdir [2-4]. Paslanmaz çliklrin üç karaktristiği (yüksk mkanik özlliklr, yüksk dformasyon srtlşmsi v sünklik) işlnbilirliklri üzrind n büyük tkiy sahiptir [5]. Bu çliklr, düşük ısıl iltknlik özlliklriyl işlnmsi zor malzmlr sınıfına girmktdir. Bu özlliklr yüksk ksm kuvvtlri, yüksk ksm sıcaklığı, hızlı takım aşınması, zor talaş kırılabilirliği, takım ksici knarına talaş yapışması v kötü yüzy kalitsin sbp olmaktadır [6]. Talaş kaldırma işlmi sırasında mydana gln trmomkanik tki il oluşan dformasyon srtlşmsi talaşın istnilmyn biçimd oluşmasına v titrşimlr ndn olabilmktdir. Ayrıca, işlm sırasında mydana gln yüzy üzrindki mkanik oluşumlar (BUE vb.) v dformasyon srtlşmsi parçanın yüzy bütünlüğünü tkilyrk işlnmiş yüzylrd pürüzlülüğün artmasına v kalıcı grilmlr ndn olmaktadır [4]. Yapılan çalışmalarda, özllikl ksici takım radyüsünün artması il artan dformasyon srtlşmsinin işlnmiş yüzylrd oluşan çkm tipi kalıcı grilmlri arttırdığı vurgulanmıştır [7]. Bu bağlamda, talaş kaldırma mkaniğinin anlaşılmasında ksm kuvvtlri anahtar rol oynamaktadır. Özllikl, nrji tüktiminin v işlm sürcindki paramtrlr (takım malzmsi v gomtrisi, iş parçası vb.) gör grkli gücün blirlnmsind ksm kuvvtlrinin önmi büyüktür [8]. Ayrıca, tornalama işlmind iş parçasının plastik dformasyonu için kullanılan nrji ısıya dönüşmkt olup, bu ısının çoğunlukla birinci dformasyon bölgsind mydana gldiği bilinmktdir. Ancak, dformasyon sırasında mydana gln sıcaklık, takım gomtrisi v ksm paramtrlrin gör dğişn takım-talaş ara yüzyindki sürtünm v ksm kuvvtlriyl yakından ilişkilidir. Takım-talaş tmas uzunluğu, dolayısıyla takım gomtrisi, takım ömrü v işlm vrimliliğini doğrudan tkilmktdir [9]. Diğr yandan, büyük ksici takım radyüsünün ksm bölgsind kazıma şklindki plastik dformasyona ndn olması, ksm kuvvtlrinin önmli miktarda artışına v dolayısıyla nrji tüktimin bağlı işlm maliytinin yükslmsin sbp olabilmktdir [10]. Son yıllarda, farklı paslanmaz çliklrin işlnmsind oluşan ksm kuvvtlri v yüzy pürüzlülüğü üzrind, ksm paramtrlrinin tkilrinin inclndiği birçok dnysl çalışmaların yapıldığı görülmktdir. Kaplamalı smntit karbür ksici takımlarla AISI 304 v AISI 316 paslanmaz çliklrin işlnbilirliği inclnmiş v yüzy pürüzlülüğü (R a ) için ksm hızının önmli bir paramtr olduğu blirtilmiştir. Aynı çalışmada, AISI 316 paslanmaz çliğinin tornalanmasında ölçüln sas ksm kuvvti (F c ) nin daha yüksk olduğu v bunun malzm kimyasal bilşimindki %2 Mo dn kaynaklandığı vurgulanmıştır [11]. AISI 304 östnitik paslanmaz çliğin TiC kaplamalı ksici takımla tornalanmasında oluşan F c nin, torik olarak hsaplanan sonuçlar il karşılaştırılması yapılmıştır. Torik v dnysl sonuçlar arasındaki sapmaların dğrlndirilmsi sonucunda, torik yaklaşımın ortalama %80 doğrulukla kullanılabilcği vurgulanmıştır [12]. AISI 410 martnzitik paslanmaz çliğin kaplamalı v kaplamasız smntit karbür v CBN ksici takımlar kullanılarak işlnbilirliği inclnmiştir. Dnylr sonucunda, n düşük F c v R a dğrlrinin CBN takımla ld dildiği, ancak kısa sürli işlmlrd takımda kırılmalar oluştuğu blirtilmiştir [13]. AISI 304 paslanmaz çliğin tornalanmasında oluşan ksm kuvvti v yüzy pürüzlülüğünün yanı sıra ksm ssi üzrind ksm paramtrlrinin tkilri inclnmiştir. Düşük ilrlm v yüksk ksm hızında ksm ssi basınç sviysindki azalmaya parall olarak R a nın azaldığı blirtilmiştir [14]. Diğr bir çalışmada, östnitik paslanmaz çliğin tornalanmasında yüzy pürüzlülüğü v ksm kuvvti için ksm paramtrlrinin optimizasyonu yapılmıştır. Optimum ksm paramtrlrin gör yapılan doğrulama dnylri sonucunda, %23,4 lük bir iyilştirm sağlandığı blirlnmiştir [15]. AISI 304 paslanmaz çliğinin işlnmsind oluşan R a için Taguchi yöntmin gör tornalama dnylri yapılmıştır. Dnysl sonuçlara gör yapılan varyans analizi sonucunda, R a üzrind ilrlm miktarının %51,84 tkili olduğu tspit dilmiştir [16]. Litratürdn anlaşılacağı gibi, paslanmaz çlik gibi sünk malzmlrin işlnmsind ksici takımların yüksk vrimlilikt kullanılması için ksm paramtrlrinin uygun kombinasyonu grklidir. Çalışmalarda, gnllikl ksm paramtrlri v ksici takım malzmsinin F c v R a gibi işlnbilirlik kritrlri üzrindki tkilrinin inclndiği, ksici takım gomtrisinin çok fazla dğrlndirilmdiği blirlnmiştir. Bu çalışmada, AISI 316L östnitik paslanmaz çlik malzmlrin orta ksm şartlarında işlnmsi sırasında oluşan F c v R a için ksici takım radyüsü, ksm hızı v ilrlm miktarının optimizasyonu yapılmıştır. 2. MATERYAL VE YÖNTEM (MATERIAL AND METHOD) 2.1. Dny Tasarımı v Analizi (Dsign of Exprimnt and Analysis) Dny tasarımı, ksm paramtrlrinin dnysl sürç içrisindki bilinmyn özlliklrinin blirlnmsi v dğişknlr arasındaki tkilşimlrin analizi v modllnmsi için güçlü bir istatistiksl yöntmdir [17]. Endüstriyl alanlarda, Taguchi yöntmi kullanılarak tasarım v ürtim için ürün gliştirm zamanı azaltılmakta v buna bağlı olarak maliytlr düşürülrk işltmnin kar oranı 438 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 28, No 3, 2013

3 AISI 316L Çliğinin İşlnmsind Takım Radyüsü v Ksm Paramtrlrinin Taguchi... M. Günay artırılabilmktdir [18]. Ayrıca, Taguchi yöntmi glnksl dny tasarımının dikkat almadığı kontrol dilmyn faktörlrin mydana gtirdiği dğişknliğin dntimin izin vrmktdir. Taguchi, bu faktörlr karşı kontrol faktörlrinin sviylrinin prformans karaktristiğini ölçmk için amaç fonksiyonu dğrlrini sinyal/gürültü (S/N) oranına dönüştürür. S/N oranı, istnilmyn rastgl gürültü dğri için istniln sinyal oranı olarak tanımlanmakta olup, dnysl vrilrin kalit karaktristiklrini göstrmktdir [19, 20]. Amaç fonksiyonu olarak bilinn v aynı zamanda S/N oranı olarak ifad diln n küçük n iyi, n büyük n iyi v hdf dğr n iyi olmak üzr üç farklı fonksiyon kullanılmaktadır. Ayrıca, ksm paramtrlrinin istatistiksl önmini blirlmk için varyans analizi uygulanmaktadır. Varyans analizi v S/N oranı yardımıyla ksm paramtrlrinin optimum kombinasyonu blirlnmktdir. Son olarak, Taguchi optimizasyonu il bulunan optimum işlm paramtrlri kullanılarak doğrulama dnyi yapılmakta v optimizasyonun gçrliliği tst dilmktdir [17]. Bu çalışmada, AISI 316L paslanmaz çliğinin işlnmsind mydana gln sas ksm kuvvti (F c ) v ortalama yüzy pürüzlülüğü (R a ) için ksm paramtrlrinin optimizasyonu yapılmıştır. Ksici takım radyüsü (r), ksm hızı (V) v ilrlm miktarı (f) dğişkn olarak sçilmiş olup, dğişknlrin hr biri için üç farklı sviy blirlnmiştir. Dny tasarımında, Taguchi yöntminin L 9 diky dizisi kullanılmıştır. Dğişknlr v dğişkn sviylri Tablo 1 d vrilmiştir. Tablo 1. Dğişknlr v sviylri (Lvls of indpndnt variabls) Dğişknlr Birim Kod Sviylr Ksici takım radyüsü (r) mm A 0,4 0,8 1,2 İlrlm miktarı (f) mm/dv B 0,1 0,2 0,3 Ksm hızı (V) m/dak C Ksici takım radyüsü v ksm paramtrlrinin optimizasyonu, F c v R a için ayrı ayrı yapılmıştır. Dğişknlrin optimum sviylri blirlnirkn, işlm vrimliliğinin artırılması amacıyla F c v R a dğrlrinin n küçük olması grkmktdir. Bu amaçla, S/N oranlarının hsaplanmasında Eş.1 d vriln prformans karaktristiğinin n küçük n iyi durumda olduğu amaç fonksiyonu kullanılmıştır. n 1 2 S / N = 10 log Y i (1) n i= 1 Dnysl sonuçlara %95 (α=0,05) güvn düzyind varyans analizi (ANOVA) uygulanarak F c v R a üzrind dğişknlrin tki sviylri blirlnmiştir. Optimizasyon çalışmaları v varyans analizlri Minitab15 pakt programı yardımıyla grçklştirilmiştir Ksm Şartları v Cihazlar (Cutting Conditions and Equipmnts) İşlm dnylri, kuru ksm şartlarında 10 kw gücündki Johnford TC35 marka CNC torna tzgahında yapılmıştır. İş parçası olarak Ø 200x45 mm boyutlarında AISI 316L çlik malzm kullanılmış olup, malzmnin kimyasal bilşimi Tablo 2 d vrilmiştir. Dnylr sabit ksm drinliğind (a=1,6 mm) grçklştirilmiştir. Ksici takımlar, Knnamtal firmasından CNMG120404, CNMG v CNMG formunda tmin dilmiştir. Ürtici firma tarafından paslanmaz çliklrin işlnmsi için tavsiy diln KC 935 kalitsindki ksici takımlar, Al 2 O 3 /TiC/TiCN kaplıdır. Ksici takımlar, Knnamtal ürünü olan PCLNCR/L 2525 M12 kodlu takım tutucu il yanaşma açısı 75 olacak şkild tzgaha bağlanmıştır. İş parçasının tornalanmasında oluşan ksm kuvvtlrinin ölçülmsind; üç kuvvt bilşnini (sas ksm kuvvti_f c, ilrlm kuvvti_f f v radyal kuvvt_f r ) aynı anda ölçbiln KISTLER 9257B tipi pizolktrik dinamomtr kullanılmıştır. Dğişknlrin optimizasyonunda, talaş kaldırmada nrji tüktimi açısından birinci drcd önm sahip olan F c dğrlri dikkat alınmıştır. Yüzy pürüzlülük dğrlrinin ölçülmsind, Mahr marka M1 modl bir yüzy pürüzlülük ölçm cihazı kullanılmıştır. Standard tablolar yardımıyla örnklm uzunluğu 0,8 mm, ölçüm uzunluğu 4 mm olarak alınmış olup, filtr olarak 2-RC 75 tipi kullanılmıştır. İşlnbilirlik kritrlrindn birisi olan ortalama yüzy pürüzlülük (R a ) dğrlri, ISO 4287 [21] standardı dikkat alınarak, işlnmiş yüzylr üzrindki pürüzlülük profilindki sapmaların aritmtik ortalaması sonucu ld dilmktdir. 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA (RESULTS AND DISCUSSION) AISI 316L östnitik paslanmaz çlik üzrind L 9 diky dizinin gör grçklştiriln tornalama işlmlri sırasında oluşan F c v R a dğrlri il Taguchi nin n küçük n iyi yaklaşımına gör hsaplanan S/N oranları Tablo 3 t vrilmiştir. Tablo 2. İş parçasının kimyasal bilşimi (Chmical composition of th workpic) C Si S P Mn Ni Cr Mo F 0,025 0,454 0,025 0,029 1,777 10,430 16,542 2,295 68,423 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 28, No 3,

4 M. Günay AISI 316L Çliğinin İşlnmsind Takım Radyüsü v Ksm Paramtrlrinin Taguchi Ksm kuvvtinin analizi (Analysis of cutting forc) F c nin dnysl sonuçları kullanılarak hsaplanan S/N oranları Şkil 1 dki ana tki grafiklrind göstrilmiştir. Ayrıca, F c için hsaplanan ortalama S/N oranlarının dğişknlr gör dağılımı Tablo 4 t vrilmiştir. Şkil 1 dki ana tki grafiklri il Tablo 4 tki S/N oranlarının maksimum v minimum noktaları inclnck olursa, F c üzrind tkili olan n önmli dğişknin ilrlm miktarı (f) olduğu açıkça görülbilir. Şkil 2 dki grafik, ilrlm miktarının artışıyla F c dğrlrinin arttığını srgilmkt olup, yukarıda blirtiln sonucu dstklr nitliktdir. İlrlmnin artması il birlikt artan talaş ksit alanına bağlı talaş oluşumu için grkli ksm gücü v dolaylı olarak F c nin artışı bklnn bir sonuçtur. Diğr yandan, ksici takım radyüsü arttıkça F c dğrlrind önmli bir artışın (yaklaşık %2) olmadığı blirlnmiştir. Bu sonuç, ksici takım radyüsü (r) nün artmasıyla birlikt azalan yanaşma açısına atıf dilmiş olup, r dki artışın daha çok radyal kuvvt (F r ) i tkilycği bilgisi il paralllik göstrmktdir [22]. Ayrıca, ksici takım radyüsünün artmasıyla F c nin doğrusal bir artış ğilimind olmadığı görülmktdir. Bunun ndni olarak, aynı ilrlm miktarı için yapılan dnylrd ksm hızının farklı olmasını göstrmk mümkündür (Tablo 3) Şkil 1. F c nin S/N oranları için ana tki grafiği (Main ffcts plot for S/N ratio of F c ) Şkil 1 v Tablo 4 inclndiğind, F c üzrind dğişknlrin önm sıralamasının ilrlm miktarı, ksici takım radyüsü v ksm hızı şklind olduğu görülmktdir. Ayrıca, dnysl olarak ölçüln F c nin r v f dğrlrin gör dğişimi Şkil 2 dki yüzy grafiğind göstrilmiştir. Tablo 4. F c nin ortalama S/N oranları (Man S/N ratio of F c ) Dğişknlr S/N oranları Sviy 1 Sviy 2 Sviy 3 Mak.-Min. r (mm) -56,67* -56,97-57,14 0,47 f (mm/dv) -53,1* -57,32-60,36 7,26 V (m/dak) -56,94-57,1-56,73* 0,21 *Dğişknlrin optimum sviylri Fc (N) ,4 0,8 r (mm) 1,2 0,1 0,2 0,3 f (mm/dv) Şkil 2. İlrlm miktarı v radyüsün F c üzrindki tkisi (Effct of fd rat and nos radius on F c ) Dğişknlrin F c üzrindki tki sviylrini blirlmk için yapılan varyans analizi (ANOVA) sonuçları Tablo 5 t vrilmiştir. Burada, hr bir dğişknin sonuçlar üzrindki anlamlılık düzyini göstrn P dğrlri il srbstlik drcsi (SD), karlr toplamı (KT), karlr ortalaması (KO), F dğrlri v yüzd katkı oranları (PCR) görülmktdir. ANOVA tablosuna gör, P<0,05 is dğişknlrin F c üzrindki tkisinin istatistiksl olarak anlamlı olduğu kabul dilir [20]. ANOVA Tablo 3. L 9 diky dizinin gör dny sonuçları v S/N oranları (S/N ratios and xprimntal rsults according to L 9 orthogonal array) Dny no A B C F c (N) η Fc (db) R a (µm) η Ra (db) 1 0,4 0, ,56-52,8801 1,040-0, ,4 0, ,02-57,2190 2,328-7, ,4 0, ,20-59,8969 3,260-10, ,8 0, ,18-53,3150 0,930 0, ,8 0, ,02-57,1950 2,138-6, ,8 0, ,10-60,4081 2,860-9, ,2 0, ,05-53,1037 0,591 4, ,2 0, ,65-57,5319 1,560-3, ,2 0, ,90-60,7716 2,312-7, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 28, No 3, 2013

5 AISI 316L Çliğinin İşlnmsind Takım Radyüsü v Ksm Paramtrlrinin Taguchi... M. Günay tablosundan anlaşılabilcği gibi dğişknlrin hr biri F c açısından önmli bulunmuştur. Ancak, dğişknlrin F c üzrindki tki oranları (PCR) inclndiğind n fazla önm sahip dğişkn %99,31 lik oranla ilrlm miktarı olarak blirlnmiştir. Tablo 5. F c nin S/N oranı için ANOVA sonuçları (ANOVA rsults for S/N ratio of F c ) Kaynak SD KT KO F P %PCR r 2 0,3423 0, ,22 0,008 0,43 f 2 79, , ,94 0,000 99,31 V 2 0,2064 0, ,7 0,013 0,26 Hata () 2 0,0027 0,0013 0,00 Toplam 8 80, Taguchi yöntmind, n uygun sonuçları vrck dğişkn sviylrinin blirlnmsindn sonraki aşama, optimizasyonun doğruluğunun tst dildiği doğrulama dnylrinin yapılmasıdır. En küçük n iyi amaç fonksiyonu il hsaplanan S/N oranlarına gör F c için optimum dğişkn sviylri A1, B1 v C3 olarak blirlnmiştir (Tablo 4). Bu sviylr gör ld dilbilck n düşük ksm kuvvti Eş.2 v Eş.3 kullanılarak hsaplanmış olup, Tablo 6 da vrilmiştir. η = η + xo + η ) + ( y + η ) + ( z O + η ) (2) G F c hs G ( G O G G η 10 G / 20 = (3) blirlnmiştir. Bulunan dğrlr Eş.4 t yrin konulduğunda, F c için güvn aralığı (CI) dğri 0,223 db olarak hsaplanmıştır. Dğişknlrin optimum sviylrin gör yapılan doğrulama dnyi sonucu il Eş.2 v Eş.3 yardımıyla hsaplanan dğrlrin karşılaştırılması Tablo 6 da vrilmiştir. Tablo 6 dan görülbilcği gibi, doğrulama dnyindn ld diln sonucun S/N oranı il Eş.2 v Eş.3 kullanılarak hsaplanan dğrlrin S/N oranı arasındaki fark (0,1818 db), F c için hsaplanan CI dğri (0,223 db) ndn küçüktür. Bu sonuç, F c için grçklştiriln optimizasyonun uygunluğunu onaylamaktadır Yüzy pürüzlülüğünün analizi (Analysis of surfac roughnss) AISI 316L paslanmaz çlik malzmnin işlnmsind oluşan R a dğrlri il dğişknlr arasındaki tkilşimlr Şkil 3 tki ana tki grafiklrind S/N oranlarına bağlı olarak göstrilmiştir. Bununla birlikt, R a için optimum ksm şartlarının blirlnbilmsi amacıyla hsaplanan ortalama S/N oranları Tablo 7 d vrilmiştir. Tablo 7. R a nın ortalama S/N oranları (Man S/N ratio of R a ) Dğişknlr S/N oranları Sviy 1 Sviy 2 Sviy 3 Mak.-Min. r (mm) -5,982-5,032-2,191* 3,791 f (mm/dv) 1,619* -5,934-8,890 10,509 V (m/dak) -4,443-4,663-4,099* 0,344 *Dğişknlrin optimum sviylri Optimum dğişkn sviylri il yapılan doğrulama dnyi sonuçları Eş.4 tn hsaplanan güvn aralığı (CI) dğri dikkat alınarak dğrlndirilmktdir [23]. CI = F (1, υ ) V (4) nff r N nff = (5) 1 +υ T Toplam dny sayısı v dğişknlrin srbstlik drclri toplamı Eş.5 t yrin konulduğunda nff = 1,28 olarak hsaplanmış olup, dny tkrar sayısı bir olarak uygulanmıştır. F (1, 0.05 υ) dğri, Tablo 5 tki hata srbstlik drcsi dikkat alınarak ilgili F-tablosundan tspit dilmiştir. Eş.4 dki hata varyansı ( V ), Tablo 5 tki vrilr yardımıyla Şkil 3. R a nın S/N oranları için ana tki grafiği (Main ffcts plot for S/N ratio of R a ) AISI 316L paslanmaz çliğin tornalanması sonucunda oluşan R a dğrlri üzrind birincil drcd önm sahip dğişknin ilrlm miktarı (f) olduğu anlaşılmaktadır (Şkil 3). Tablo 7 dki S/N Tablo 6. Doğrulama dnyi sonucu il hsaplanan dğrlrin karşılaştırılması (Comparison of calculatd valus with confirmatory tst rsult) Doğrulama dnyi sonuçları Hsaplanan dğrlr Farklar Fc ölç (N) S/N ( η ölç, db) Fc hs (N) S/N ( η, db) hs Fc ölç -Fc hs η -η ölç hs 438,16-52, ,08-52, ,08 0,1818 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 28, No 3,

6 M. Günay AISI 316L Çliğinin İşlnmsind Takım Radyüsü v Ksm Paramtrlrinin Taguchi... oranlarının maksimum v minimum noktaları arasındaki fark, bu sonucu dstklr nitliktdir. Şkil 3 v Tablo 7 inclndiğind, R a üzrind dğişknlrin önm sıralamasının f, r v V şklind olduğu görülmktdir. Şkil 4 t, R a nın ksici takım radyüsü v ilrlm miktarına gör dğişimi yüzy grafiği olarak vrilmiştir. Grafik inclndiğind, ilrlm miktarındaki artışla brabr R a dğrlrinin arttığı görülmktdir. Bu sonuç, S/N oranlarına gör yapılan dğrlndirmyi dstklmkt olup, R a nın ilrlmnin karsiyl oransal olarak artacağına işart 2 dn torik formül ( R a = 0,321f r ) il paralllik göstrmktdir. Bununla birlikt, paslanmaz çliğin işlnmsind oluşan kalıcı grilmlrin R a üzrind önmli bir tkiy sahip olduğu blirtilmiştir [6]. İlrlmnin artmasıyla birlikt ksm bölgsindki sıcaklığın arttığı [9] v oluşan ısının paslanmaz çliğin düşük ısıl iltknliği ndniyl takım-talaş v takımişparçası arayüzyind yoğunlaştığı bilinmktdir [4]. Bu bağlamda, ilrlmnin artmasıyla işlnn yüzyd kalıcı grilmlr artacağından, R a dğrlrind artışın olması bklnn bir sonuçtur. Diğr taraftan, takım radyüsü (r) nün artmasıyla R a nın azalma ğilimind olduğu görülmktdir. Bu sonuç, r nin artmasıyla birlikt azalan ksilmmiş talaş kalınlığına bağlı talaş oluşumu il açıklanabilir. Ksici takım radyüsündki artışa bağlı olarak, ksici knar boyunca ksilmmiş talaş kalınlığının azalacağı vurgulanmıştır [24]. Talaş kalınlığının azalmasıyla ksm gücünd v dolayısıyla ksici takım titrşimind azalma mydana glmktdir [25]. Buradan, r dki artışa bağlı olarak R a dğrlrinin azaldığını söylmk mümkündür. Ra (µm) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,4 0,8 r (mm) 1,2 0,1 0,2 0,3 f (mm/dv) Şkil 4. İlrlm miktarı v radyüsün R a üzrindki tkisi (Effct of fd rat and nos radius on R a ) R a için uygulanan varyans analizi (ANOVA) sonuçları Tablo 8 d vrilmiştir. ANOVA sonuçları inclndiğind, R a üzrind ksm hızının tkisinin anlamlı olmadığı görülmktdir. Tablo 8 inclndiğind, R a için n fazla önm sahip dğişkn %87,68 tki oranı il ilrlm miktarı olurkn, ksici takım radyüsünün tki oranı %11,61 olarak bulunmuştur. Tablo 8. R a nın S/N oranı için ANOVA sonuçları (ANOVA rsults for S/N ratio of R a ) Kaynak SD KT KO F P %PCR r 2 23,338 11, ,8 0,039 11,61 f 2 176,25 88, ,32 0,005 87,68 V 2 0,485 0,2427 0,52 0,660 0,24 Hata () 2 0,941 0,4705 0,47 Toplam 8 201, R a için optimizasyonun gçrliliğinin tst dildiği doğrulama dnylri, F c d uygulanan yöntmlr sas alınarak yapılmıştır. R a için dğişknlrin optimum sviylri, Tablo 7 dikkat alınarak A3, B1 v C3 olarak blirlnmiştir. Bu sviylr gör oluşabilck n düşük yüzy pürüzlülük dğri Eş.2 v Eş.3 yardımıyla hsaplanmıştır. Optimum dğişkn sviylri (A3B1C3) il yapılan doğrulama dnyi sonuçları, Eş. 4 tn hsaplanan güvn aralığı (CI) dğri dikkat alınarak dğrlndirilmiştir. R a için CI dğrinin hsaplanmasında, F c d kullanılan hsaplama yöntmi uygulanmıştır. Tablo 8 dki vrilr il hsaplanan V dğri hariç, Eş.4 tki diğr smbollrin sayı dğrlri aynıdır. Sonuç olarak, R a için CI dğri 4,17 db olarak hsaplanmıştır. Optimum sviylrin gör yapılan doğrulama dnyi sonucu il Eş.2 v Eş.3 yardımıyla hsaplanan dğrlrin karşılaştırılması Tablo 9 da vrilmiştir. Doğrulama dnyindn ld diln sonucun S/N oranı il Eş.2 v Eş.3 kullanılarak hsaplanan dğrlrin S/N oranı arasındaki fark (0,377 db), R a için hsaplanan CI dğrindn (4,17 db) oldukça küçüktür. Bu sonuç, R a için Taguchi optimizasyon yöntmin dayalı olarak tspit diln optimum dğişkn sviylrini onaylamaktadır. AISI 316L östnitik paslanmaz çlik malzmnin orta ksm şartlarında tornalanmasında oluşan v n önmli işlnbilirlik kritrlrindn olan F c v R a için yapılan optimizasyon çalışmaları sonucunda, n önmli ksm paramtrsinin ilrlm miktarı (f) olduğunu söylmk mümkündür. Tablo 9. Doğrulama dnyi sonucu il hsaplanan dğrlrin karşılaştırılması (Comparison of calculatd valus with confirmatory tst rsult) Doğrulama dnyi sonuçları Hsaplanan dğrlr Farklar Ra ölç (N) S/N ( η ölç, db) Ra hs (N) S/N ( η hs, db) Ra ölç -Ra hs η - ölç η hs 0,595 4,5096 0,621 4,1326 0,03 0, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 28, No 3, 2013

7 AISI 316L Çliğinin İşlnmsind Takım Radyüsü v Ksm Paramtrlrinin Taguchi... M. Günay 4. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) AISI 316L östnitik paslanmaz çliğin tornalanmasında oluşan F c v R a için yapılan optimizasyonda, Taguchi dny tasarımına dayalı optimizasyonun işlm sürcin önmli bir iyilştirm sağladığı blirlnmiştir. ANOVA sonuçlarına gör, F c v R a üzrind n fazla önm sahip dğişkn ilrlm miktarı (f) olurkn, ikinci sırayı ksici takım radyüsü (r) almıştır. ANOVA sonucuna gör, f nin tki oranı F c için %99,31, R a için %87,68 olarak blirlnmiştir. Ksici takım radyüsündki artışla birlikt, F c dğrlrind önmli bir artış olmazkn, R a dğrlrind kayda dğr bir azalma mydana glmiştir. F c v R a için dğişknlrin optimum sviylrinin aynı olmaması, özllikl sünk malzmlrin işlnmsind, işlnbilirlik kritrin gör dğişkn sviylrinin blirlnmsi grğini ortaya koymaktadır. SEMBOLLER (NOMENCLATURES) S / N Sinyal/Gürültü oranı (db) Y Gözlmlnn dğr n Y dğrlrinin sayısı CI Güvn aralığı dğri Hata srbstlik drcsi υ V ff Hata varyansı n Dny tkrar sayısı N υ T r η G Toplam dny sayısı Dğişknlrin srbstlik drclrinin toplamı Doğrulama dnyi sayısı Optimum sviyd hsaplanan S/N oranı (db) η G Dğişknlrin S/N oranları ortalaması (db) x o x in optimum sviysi S/N oranı (db) y o y nin optimum sviysi S/N oranı (db) z o z nin optimum sviysi S/N oranı (db) KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. Kosa,T., Ronald, P., Machining of stainlss stls, Handbook: Machining, Vol. 16, 9th Edition, Editor: J. R. Davis, Mtals Park, Ohio, M Saoubi, R., Outiro, J.C., Changux, B., Lbrun, J.L., Dias, A.M., Rsidual strss analysis in orthogonal machining of standard and rsulfurizd AISI 316L stls, Journal of Matrials Procssing Tchnology, 96, , Darwin, J.D., Lal, D.M., Nagarajan, G., Optimization of cryognic tratmnt to maximiz th war rsistanc of 18%Cr martnsitic stainlss stl, Journal of Matrials Procssing Tchnology, 195, , Outiro, J.C., Umbrllo, D., M Saoubi, R., Exprimntal and numrical modlling of th rsidual strsss inducd in orthogonal cutting of AISI 316L stl, Intrnational Journal of Machin Tools and Manufactur, 46, , Chang, C.S., Tsai, G.C., A forc modl of turning stainlss stl with worn tools having nos radius, Journal of Matrials Procssing Tchnology, 142, , Maranhao, C., Davim, J.P., Finit lmnt modlling of machining of AISI 316 stl: Numrical simulation and xprimntal validation, Simulation Modlling Practic and Thory, 18, , Nasr M.N.A., Ng, E.G., Elbstawia, M.A., Modlling th ffcts of tool-dg radius on rsidual strsss whn orthogonal cutting AISI 316L, Intrnational Journal of Machin Tools and Manufactur, 47, , Kamly, M.A., Noordin, M.Y., Th impact of cutting tool matrials on cutting forc, World Acadmy of Scinc Enginring and Tchnology, 75, , Korkut, I., Boy, M., Karacan, I., Skr, U., Invstigation of Chip-back tmpratur during machining dpnding on cutting paramtrs, Matrials and Dsign, 28, , Dogra, M., Sharma, V.S., Durja, J., Effct of tool gomtry variation on finish turning A Rviw, Journal of Enginring Scinc and Tchnology Rviw, 4 (1), 1-13, Ciftci, İ., Machining of austnitic stainlss stls using CVD multi-layr coatd cmntd carbid tools, Tribology Intrnational, 39, , Tkaslan, Ö., Grgr, N., Günay, M., Şkr, U., AISI 304 östnitik paslanmaz çliklrin titanyum karbür kaplamalı ksici takım il tornalama işlmind ksm kuvvtlrinin inclnmsi, Pamukkal Ünivrsitsi Mühndislik Bilimlri Drgisi, 13 (2), , Özr, A., Bahçci, E., AISI 410 martnsitik paslanmaz çliklrin ksici takım v kaplamasına bağlı işlnbilirliği, Journal of Th Faculty of Enginring and Architctur of Gazi Univrsity, 24 (4), , Tkinr, Z., Yşilyurt, S., Invstigation of th cutting paramtrs dpnding on procss sound during turning of AISI 304 austnitic stainlss stl, Matrials and Dsign, 25, , Li, S., Liu, Y., Zhu, R., Li, H., Ding, W., Study on turning paramtr optimization of austnitic stainlss stl, Applid Mchanics and Matrials, 34-35, , Slvaraj, D.P., Chandramohan, P., Optimization of surfac roughnss of AISI 304 austnitic stainlss stl in dry turning opration using Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 28, No 3,

8 M. Günay AISI 316L Çliğinin İşlnmsind Takım Radyüsü v Ksm Paramtrlrinin Taguchi... Taguchi dsign mthod, Journal of Enginring Scinc and Tchnology, 5 (3), , Taguchi, G., Chowdhury, S., Wu, Y., Taguchi's Quality Enginring Handbook, John Wily & Sons, Inc., Nw Jrsy, USA, Zhang, J.Z., Chn, J.C., Kirby, E.D., Surfac roughnss optimization in an nd-milling opration using th Taguchi dsign mthod, Journal of Matrials Procssing Tchnology, 184, , Gologlu, C., Sakarya, N., Th ffcts of cuttr path stratgis on surfac roughnss of pockt milling of stl basd on Taguchi mthod, Journal of Matrials Procssing Tchnology, 206, 7 15, Günay, M., Yücl, E., Application of Taguchi mthod for dtrmining optimum surfac roughnss in turning of high-alloy whit cast iron, Masurmnt, 46 (2), , ISO 4287:1997, Gomtrical Product Spcifications (GPS)-Surfac txtur: profil mthod-trms, dfinitions and surfac txtur paramtrs, intrnational organisation for standardisation, Gnva, Chn, W., Cutting forcs and surfac finish whn machining mdium hardnss stl using CBN tools, Intrnational Journal of Machin Tools and Manufactur, 40, , Ross, P.J., Taguchi Tchniqus for Quality Enginring, McGraw Hill, Nw York, Abdullah, M.F., Sulong, A.B., Chua, I. H., Haron, C.H.C., Ghani, J. A., Effcts of insrt nos radius and procssing cutting paramtr on th surfac roughnss of AISI 316 stainlss stl, Ky Enginring Matrials, , 51-54, Nath, C., Rahman, M., No, K.S., A study on th ffct of tool nos radius in ultrasonic lliptical vibration cutting of tungstn carbid, Journal of Matrials Procssing Tchnology, 209, , Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dr. Cilt 28, No 3, 2013