TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Transkript

1 ISSN: Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2006 (2) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR Kısa Makale Hasan GÖKKAYA*, Muammer NALBANT** *Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Safranbolu Meslek Yüksekokulu, KARABÜK **Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Makine Eğitimi Bölümü, ANKARA ÖZET Bu çalışmada; sabit kesme parametrelerinde kaplamasız sementit karbür kesici takımla AISI 1040 çeliği üzerinde talaş kaldırılarak kesme bölgesinde oluşan ısının kesici takım, talaş ve iş parçası üzerindeki değerleri (Sıcaklık cinsinden) termal kamera ile görüntülenerek analiz edilmiştir. Yapılan incelemede, kesme bölgesinde oluşan ısının büyük kısmı talaşla kesme bölgesinde atıldığı tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Isı, Termal kamera 1. GİRİŞ Bir malzeme plastik olarak deforme edildiği zaman, uygulanan kuvvetlerden oluşan mekanik enerjinin hemen hemen tamamına yakın kısmı ısıya dönüşür (1-3). Talaş kaldırma sırasında malzeme, aşırı derecede gerinmeye maruz kalır. Gerinim (strain) için harcanan enerji, elastik gerinim için harcanan enerjiden oldukça yüksektir. Bu nedenle talaşlı imalat işleminde dikkate alınması gereken önemli faktör ısı oluşumu ve kesme bölgesindeki sıcaklıklardır (3). Bu sebeple kesme bölgesinde oluşan ısı, takım performansı ve iş parçası yüzey kalitesini önemli ölçüde etkilemektedir (1,2). Talaşlı imalatta, en az hata, minimum takım aşınması ve düşük güç sarfiyatı kullanılarak kısa zamanda çok iş yapmak ekonomik açıdan temel unsurlardır. Kısa zamanda çok iş yapmak ancak yüksek kesme parametreleri (Kesme hızı, ilerleme ve kesme derinliği) kullanılarak elde edilebilmektedir. Kesme parametrelerinin yüksek olması kesme bölgesinde yüksek sıcaklık oluşmasına neden olmaktadır. Kesme parametreleri içerisinde sıcaklık üzerinde en etkili parametre kesme hızıdır (2). Yüksek sıcaklıklar yetersiz takım ömrünün ve kesme hızı sınırlamalarının en başlı nedenleridir (2). Belirli bir kesme hızında etkili olan teğet kesme kuvveti, enerjinin belli bir kısmını temsil eder. Bu enerji, talaş oluşturmak için deformasyon ve kesme işinde harcanır. Ayrıca, bir kısım enerji, talaş yüzeyinde ve talaş kırıcı karşısında talaşın biçimlendirilmesi için kullanılır (2,4,5). Bu çalışmada; 90 m/min kesme hızı, 0.16 mm/rev ilerleme ve 1.5 mm kesme derinliğinde kaplamasız sementit karbür kesici takımla AISI 1040 çeliği üzerinde talaş kaldırılarak kesme bölgesinde oluşan ısının kesici takım, talaş ve iş parçası üzerindeki sıcaklıklar termal kamera ile görüntülenmiştir. Elde edilen görüntü üzerinde sıcaklık tespiti yapılmıştır. 2. ENERJİ, ISI VE SICAKLIK Bir sistemin veya maddenin enerjisi, onun iş yapabilme yeteneğiyle ifade edilir. Enerji bir sisteme eklendiğinde veya sistemden alındığında sistemin özelliklerinde bir değişiklik meydana getirir. Enerji bir

2 Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (2) sistem veya madde üzerinde çeşitli şekillerde bulunur; mekanik enerji, potansiyel enerji, kinetik enerji, termal enerji, kimyasal enerji vs. Bir enerji şeklinin kullanılması onun yok edildiği anlamına gelmez. Fiziğin temel prensiplerinden olan enerjinin korunumu kanuna göre, enerji yoktan var edilemez ve var olan bir enerji yok edilemez sadece, bir enerji türü başka bir enerji türüne dönüşür (6,7). Isı, bir sistem ile sistemin çevresi arasında yalnız sıcaklık farkından dolayı akan bir enerji şeklidir. Sıcaklık, bir maddenin ısıl durumunu sıcak ve soğuk kavramlarla belirten bir ifadedir. Sıcaklık, "ısı geçişine neden olan etken" olarak da tanımlanmaktadır (6,7) Isı Geçişi Isı geçişi; sıcaklık farkından dolayı sistem çevresi, ya da maddeler arasında meydana gelen enerji akışını anlatan bir terimdir (6,7). Bir ortam içinde veya ortamlar arasında, bir sıcaklık farkının mevcut olduğu her durumda, ısı geçişi mutlaka gerçekleşir. Madde alış verişi olmaksızın sadece sıcaklık farkından dolayı meydana gelen bu enerji geçişi, ısı geçişi olarak tanımlanır. Termodinamiğin ikinci kanunun sonucuna göre; ısı, sıcak bir sistemden daha soğuk bir sisteme doğru kendiliğinden akar. Termodinamik, bu ısı geçişinin nasıl ve ne hızda olduğunu açıklamaz. Geçen ısı doğrudan doğruya ölçülemez ve gözlenemez, ama meydana getirdiği tesirler gözlenebilir ve ölçülebilir. Isı geçişinin gerçekleşmesine yol açan farklı mekanizmalar, ısı geçişinin türleri olarak adlandırılır. Katı veya akışkan durgun ortam içinde, bir sıcaklık farkı olması durumunda, ortam içinde gerçekleşen ısı geçişi için, iletim (kondüksiyon) terimi kullanılır. Buna karşın, bir yüzey ile hareket halindeki bir akışkan farklı sıcaklıklarda ise, aralarında gerçekleşen ısı geçişi, taşınım (konveksiyon) olarak anılır. Isı geçişinin üçüncü bir türü ise, cismin yapısından bağımsız olarak, cismi oluşturan atomlar ve moleküllerin elektron düzenlerindeki değişmeler elektromanyetik dalgalar (veya fotonlar) halinde ise, ısıl ışınım (Radyasyon) olarak adlandırılır (6,7) İletim (Kondüksiyon) Isı geçişinin bu türü, atomik ve moleküler düzeyde hareketle ilişkilidir. İletim, bir maddenin daha yüksek enerjili parçacıklarından daha düşük enerjili parçacıklarına, bu parçacıklar arasındaki etkileşimler sonucunda enerjinin aktarılması olarak düşünülebilir. Daha yüksek enerjili moleküller, daha yüksek sıcaklıktadırlar ve komşu moleküller sürekli olarak çarpışırlarken, daha çok enerjili moleküllerden daha az enerjili moleküllere doğru bir enerji aktarımı gerçekleşir. Bu durumda, bir sıcaklık farkı olması halinde, sıcaklığın azaldığı yönde iletim ile enerji aktarımı gerçekleşmektedir. Günümüz bilimi, enerji aktarımını, atomik hareketlerin tahmin ettiği kafes dalgalarına yormaktadır. Bir elektrik yalıtkanında enerji aktarımı, tamamen bu kafes dalgaları yoluyla gerçekleşir. Bir iletkende ise, serbest elektronların ötelenme hareketine de bağlıdır Taşınım (Konveksiyon) Taşınımla ısı geçişi, iki mekanizmadan oluşmaktadır. Rastgele moleküler hareket (yayılım) sonucunda enerji aktarımının yanı sıra, akışkanın kitle veya makroskobik hareketi ile de enerji aktarımı olur. Bu akışkan hareketi herhangi bir anda, çok sayıda molekülün, topluca veya kümelenmiş olarak hareket etmesi ile ilgilidir. Bir sıcaklık gradyanı olması durumunda, böylesi bir hareket, ısı geçişine katkıda bulunur. Küme içindeki moleküller rastgele hareketlerini de korudukları için, toplam ısı geçişi, moleküllerin rastgele hareketleri ve akışkanın kitle hareketi ile oluşan enerji aktarımlarının bir toplamıdır. Bu, toplam aktarım söz konusu olduğunda taşınım (konveksiyon) terimi; akışkanın kitle hareketi ile oluşan aktarım söz konusu olduğunda ise, adveksiyon terimi kullanılır Işınım (Radyasyon) Isıl ışınım, sonlu sıcaklığa sahip bir cismin yaydığı enerjidir. Katılar, sıvılar ve gazlar ışınımla ısı yayarlar. Işınım yayma, cismin yapısından bağımsız olarak, cismi oluşturan atomların ve moleküllerin 34

3 Gökkaya, H., Nalbant, M. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (2) elektron düzenlerindeki değişmelerle yorumlanabilir. Işınım alanının enerjisi, elektromagnetik dalgalar (veya fotonlar) ile aktarılır. İletim veya taşınım ile enerji aktarımı, bir maddi ortamın varlığını şart kılarken, ışınım için bu şart yoktur. Hatta, ışınımla aktarım, boşlukta daha etkin olarak gerçekleşir. 3. TALAŞ KALDIRMADA ISI OLUŞUMU Talaş kaldırma sırasında ısı oluşumu, Şekil 1 de görüldüğü gibi üç bölgede oluşur (2,4,5). İş parçası I.deformasyon bölgesinde aşırı derecede gerinmeye maruz kalır. Gerinim (strain) için harcanan enerji, elastik gerinim için harcanan enerjiden oldukça yüksektir. Bundan dolayı, mekanik enerjinin yaklaşık olarak tamamına yakın kısmının ısıya dönüştüğü kabul edilebilir. Bu sebeple kesme bölgesinde oluşan ısı, takım performansı ve iş parçası yüzey kalitesini etkilediği için, oldukça önemli bir faktör olarak kabul edilebilir (1). Isı Oluşumu Talaş A C Takım İş Parçası B D Birinci Deformasyon Bölgesi Üçüncü Deformasyon Bölgesi İkinci Deformasyon Bölgesi Şekil 1. Dik (Ortogonal) kesmede ısı oluşumu (1,3,8) Dik kesmede oluşan üç ısı bölgesi şöyle sıralanabilir; Birinci deformasyon (AB) bölgesi, plastik deformasyon ile oluşan temel ısı kaynağı. Bu bölgedeki ısının büyük bir kısmı talaş içinde kalır ve talaşla kesme bölgesinde uzaklaştırılır. İkinci deformasyon (takım-talaş ara yüzeyi (BC)) bölgesi. Talaş içinde ekstra plastik deformasyonun olduğu ve yeni talaş malzemesinin sürekli akışı sonucu, sürtünme nedeniyle meydana gelen ısının, bir kısmı talaşla atılırken, bir kısmı da kesici takım gövdesine geçerek kesme bölgesinden uzaklaştırılır. Üçüncü ısı kaynağı, takım ve iş parçasının işlenmiş yüzeyi arasındaki serbest kenarda (BD de) oluşur. Oluşan ısının bir miktarı talaş, bir kısmı da iş parçası tarafından uzaklaştırılır. Bu bölgede oluşan ısı, ön boşluk açısı olan kesici takım kullanıldığında olmamaktadır. Bu durum kesici takım ön boşluk açısına bağlıdır. Talaş kaldırma sırasında en büyük ısı, kayma bölgesinde (birinci deformasyon bölgesinde) ortaya çıkar. Bu sebeple, takım ve talaş arasındaki temas miktarı ve kalitesi performansı etkilemektedir Talaş Kaldırmada Sıcaklık Dağılımı Talaş üzerinde bulunan ısı, talaşla kesici takımın temasta olduğu temas yüzeyi boyunca takımı etkileyecektir. Metallerin işlenmesi sırasında takım, talaş ve iş parçası üzerine ısının dağılımı Şekil 2 de şematik ve grafik olarak gösterilmiştir. Şekil 2 de A talaştaki, B iş parçasındaki C ise kesici takımdaki sıcaklık dağılımını göstermektedir. 35

4 Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (2) Talaş kaldırma esnasında ortaya çıkan ısı, kesme kuvvetleri ve işlenen iş parçası malzemesine göre farklılık gösterir. Kesme parametrelerinden kesme hızı ve ilerleme ısı oluşumu üzerinde çok önemli bir rol oynarlar. Isı oluşumunda kesme hızının ilerlemeye göre daha etkili olduğu bilinmektedir (2). Kesme hızı ve ilerleme parametrelerinin sıcaklıkla olan ilişkisi Şekil 3 de gösterilmiştir. Şekil 2. Metal işlemede ısı dağılımı (2) Şekil 3. Kesme hızı-sıcaklık ile ilerleme-sıcaklık ilişkisi (2). Talaş kaldırma sırasında oluşan ısının büyük bir kısmı, kesme bölgesinden talaşla uzaklaştırılır. Dik kesme sırasında talaş ve iş parçasında oluşan ve deneysel olarak belirlenmiş sıcaklık dağılımları Şekil 4 de gösterilmektedir (9). Kesici takıma doğru hareket eden malzemedeki X noktası, birinci deformasyon bölgesine doğru yaklaşır ve geçer. X noktası bu bölgeden ayrılana kadar ısıtılır ve ısı talaş içine doğru taşınır. Y noktası her iki deformasyon bölgesinden geçer ve ikinci deformasyon bölgesinden ayrılana kadar ısıtılır. Bu nokta, talaş gövdesinde ısı iletimi yoluyla soğutulur ve talaşta üniform bir sıcaklık dağılımı oluşturulur. Böylece, kesici kenardan belirli bir mesafede, takım yüzeyi boyunca maksimum sıcaklık oluşur. İş parçası içinde kalan Z noktası, birinci deformasyon bölgesinden ısı iletimi yoluyla ısıtılır. Şekil 4 e göre sıcaklık dağılımı şöyledir: Qmaks. = Qc + Qw + Qt (1) Burada; Qmaks. : Toplam ısı (W), Qc : Talaşla taşınan ısı (W) Qw : İş parçasına iletilen ısı (W), Qt : Takıma iletilen ısı (W) dır. Kesme hızı, talaş kaldırma işlemini doğrudan etkilemektedir. Kesme hızının talaş kaldırmada oluşan ısı üzerine etkisi, Şekil 5 de verilmiştir. Talaş içindeki maksimum sıcaklık, ikinci deformasyon bölgesinde oluşur ve aşağıdaki eşitlikle ifade edilir (4,9): θmaks. = θm + θs + θo (2) 36

5 Gökkaya, H., Nalbant, M. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (2) Burada; θm : İkinci deformasyon bölgesi boyunca sürtünmeyle oluşan sıcaklık ( C) θs : Birinci deformasyon bölgesi boyunca geçen malzemedeki sıcaklık artışı ( C) θo : İş parçasının başlangıçtaki sıcaklığı ( C) Şekil 4. Dik kesme sırasında talaş ve iş parçası arasındaki sıcaklık dağılımı (9). Isı Kaynağı 700 Sıcaklık ( C) Takım-talaş arayüzey sıcaklığı m + s Birinci deformasyon bölgesi sıcaklığı s s m s Kesme Hızı (m/saat) Şekil 5. Talaş kaldırmada kesme hızının oluşan sıcaklık üzerine etkisi (teorik) (5,9). Kesme hızının artışı ile birinci kesme bölgesinde hafif bir sıcaklık artışı oluşmakta ve sonra sabit kalmaktadır. Bununla birlikte, kesme hızındaki artışla takım talaş ara yüzey sıcaklığı (θm + θs) hızlı bir 37

6 Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (2) şekilde artmaktadır (9-11). İkinci deformasyon bölgesinde oluşan bu ani sıcaklık artışı, takımla temas uzunluğu boyunca kesici takım performansını etkilemektedir (4,9). Kesici takım malzemelerinin gelişimi ile birlikte takım malzemelerinin yüksek sıcaklığa dayanımı arttırılmıştır. 4. MATERYAL VE METOT 4.1. Deney Numunesi Deneysel çalışmalar için, endüstride yaygın olarak kullanılan AISI 1040 çelik malzemeden hazırlanmış deney numunesi kullanılmıştır. Deney numunesinin spektral analizle belirlenen kimyasal bileşimi, Çizelge 1 de ve mekanik özellikleri ise Çizelge 2 de verilmiştir. Çizelge 1. Deney numunesinin kimyasal bileşimi (% Ağırlık) C Mn Si P S Çizelge 2. Mekanik özellikleri Sertlik Kopma Dayanımı Akma Sınırı Kopma Uzaması BSD 30 N/mm² N/mm² % (5do) Kesme Parametresi, Kesici Takım ve Takım Tutucu ISO 3685 de önerildiği gibi imalatçı firmaların kesici takım kaliteleri için önerdiği kesme hızı aralıkları dikkate alınarak 90 m/min kesme hızı belirlenmiştir. ISO 3685 de tavsiye edilen aralıkta 0.16 mm/rev ilerleme hızı ve 1.5 mm kesme derinliği seçilmiştir. Talaş kaldırma sırasında talaş, takım ve iş parçasına üzerinde oluşan sıcaklığın görüntülenmesi ve üzerlerinde sıcaklık tespiti yapılmasını hedefleyen bu çalışmada, adi karbonlu çelik malzeme için ISO P15-P20 kalitesine (grade) karşılık gelecek şekilde, Stellram firmasına ait S2F kalitesinde kaplamasız sementit karbür, kesici takım kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan değiştirilebilir uç SNMM formunda olup, bu uça uygun PSSNR 2525 M12 takım tutucu kullanılmıştır Tezgah, Deney Düzeneği ve Sıcaklık Ölçme Aleti Talaş kaldırma deneyleri için, G.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi bünyesinde bulanan SN50 tipi, Tezsan Klasik Torna Tezgahı kullanılmıştır. Sıcaklık ölçümü için kurulan deney düzeneği şematik olarak Şekil 6 de verilmiştir. Termal kamera ile sıcaklık ölçme pahalı bir yöntemdir. Talaş kaldırma sırasında kesme bölgesinde oluşan sıcaklıklar, -40 ile 2000 ºC arasında sıcaklıkları ölçebilen ThermaCAM P60 PAL serisi termal kamera ile yapılmıştır. Termal kameranın teknik özellikleri Çizelge 3 de verilmiştir. Termal kamera ile elde edilen görüntülerin analizi ise Windows tabanlı ThermaCAM Reporter 2002 paket programıyla yapılmıştır. 38

7 Gökkaya, H., Nalbant, M. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (2) Şekil 6. Deney düzeneği Çizelge 3. ThermaCAM P60 PAL tipi termal kamernın teknik özellikleri Ölçüm aralığı (ºC) ºC Hedef işaretleme Laser Odaklama otomatik Objektif CCD camera Çıkışlar Ses ve analog video Monitor 4 LCD Hafıza 128 MB 5. BULGULAR 5.1 Termal Kamera İle Sıcaklık Analizi Bu çalışmada, öncelikle kesici takım ömrü üzerinde önemli bir etkiye sahip olan takım-talaş ara yüzey sıcaklığı ölçümü hedeflenmiştir. Fakat takım-talaş ara yüzey sıcaklığı ölçümü yapılamamıştır. Takımtalaş ara yüzey sıcaklığı ölçümü yapılamamasının nedeni, kesme sırasında maksimum sıcaklığın olduğu nokta (takım-talaş temas noktası) kesme sırasında oluşan talaşın bu noktayı perdelemesi ve termal kameranın maksimum olan noktayı görmesini engellemesinden kaynaklanmıştır. Termal kamera ile takım-talaş ara yüzey sıcaklığı ölçülememesi nedeniyle çalışmada, talaş kaldırma sırasında talaş, iş parçası ve kesici takım üzerinde termal kamera ile sıcaklık görüntüsü elde edilmiştir ve elde edilen görüntü üzerinde sıcaklık tespiti yapılmıştır. Yapılan çalışmada kaplamasız sementit karbür kesici takımla 90 m/min kesme hızı, 0.16 mm/rev ilerleme ve 1.5 mm kesme derinliği parametreleri kullanılarak AISI 1040 çeliği üzerinde talaş kaldırılmıştır. Talaş kaldırma anı görüntüsü Şekil 7 de verilmiştir. Şekil 7 de görüldüğü gibi iş parçası üzerinde talaş kaldırma sırasında oluşan sıcaklık talaş, iş parçası ve kesici takıma dağılmaktadır. Maksimum sıcaklık talaş üzerindedir. Bu durum literatürle paralellik arz etmektedir (2,8). Maksimum sıcaklığı üzerinde bulunduran talaş kesmeye devam ettikçe kesme bölgesinde uzaklaşmakta ve koparak atılmaktadır. (Talaş kaldırma sırasında oluşan sıcaklık talaş üzerine iletim yoluyla taşınmaktadır.) Talaşın koparak kesme bölgesinde uzaklaştığı an görüntüsü Şekil 8 de verilmiştir. Kesme bölgesinde koparak ayrılan talaş üzerinde rastgele belirlenen noktalarda sıcaklık ölçümü yapılmıştır. Noktalarda ölçülen sıcaklıklar çizelge halinde verilmiştir (Çizelge 4). 39

8 Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (2) Şekil 7. Kaplamasız sementit karbür kesici takımla AISI 1040 çeliği üzerinde 90 m/min kesme hızı, 0.16 mm/rev ilerleme ve 1.5 mm kesme derinliği değerleri kullanılarak yapılan talaş kaldırma işlemi sonucunda elde edilen talaş, iş parçası ve kesici takım görüntüsü Şekil 8. Talaşın koparak kesme bölgesinden uzaklaştığı an görüntüsü Çizelge 4. Kesme bölgesinden uzaklaşan talaş üzerinde rastgele belirlenen noktalarda ölçülen sıcaklık değerleri, ºC Rastgele belirlenen noktalar Ölçülen sıcaklık değerleri, ºC P01 nokta sıcaklığı 167 P02 nokta sıcaklığı 181 P03 nokta sıcaklığı 145 P04 nokta sıcaklığı 144 P05 nokta sıcaklığı

9 Gökkaya, H., Nalbant, M. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (2) Şekil 9. Kaplamsız sementit karbürle AISI 1040 çeliği üzerinde talaş kaldırma anı görüntüsü Kesici uç değiştirilerek ve aynı parametreler kullanılarak yapılan başka bir talaş kaldırma işlemi sırasında elde edilen talaş, iş parçası ve kesici takım görüntüsü Şekil 9 da verilmiştir. Termal kamera ile elde edilen talaş, iş parçası ve kesici takım görüntüsü daha sonra ThermaCAM Reporter 2002 sıcaklık analiz paket program ile analiz edilmiştir. Analizde talaş, iş parçası ve kesici takım üzerinde belirlenen noktalar rastgele seçilmiştir. Rastgele seçilen noktalarda belirlenen sıcaklıklar çizelge halinde Çizelge 5 de verilmiştir. Çizelge 5. Şekil 10 üzerinde rastgele belirlenen noktalarda elde edilen sıcaklık değerleri, Rastgele belirlenen Ölçülen sıcaklık Rastgele belirlenen Ölçülen sıcaklık noktalar değerleri, ºC noktalar değerleri, ºC P P11 29 P P12 28 P P13 34 P P14 33 P P15 55 P06 85 P16 46 P07 55 P17 37 P08 54 P18 31 P09 67 P19 29 P10 31 Çizelge 5 dede görüldüğü gibi Şekil 9 daki görüntüde talaş üzerinde sıcaklığın maksimumu oldukları tahmin edilen ve rastgele belirlenen (P01-P04) noktalarında ölçülen sıcaklıklarda maksimum sıcaklık P01 noktasında 280 ºC dir. Kaplamasız sementit karbür kesici takım üzerinde rastgele belirlenen (P05-P09) noktalarda ölçülen sıcaklıklarda maksimum sıcaklık P06 noktasında 118 ºC dir. İş parçası üzerinde rastgele belirlenen (P10-P14) noktalarda ölçülen sıcaklıklarda maksimum sıcaklık P13 noktasında 34 ºC dir. Takım tutucu üzerinde rastgele belirlenen (P15-P19) noktalarda ölçülen sıcaklıklarda ise maksimum sıcaklık P15 noktasında 65 ºC dir. Belirlenen noktalardaki sıcaklıklar kesme bölgesinden uzaklaştıkça sıcaklıkları düşmektedir. En yüksek sıcaklık talaş üzerindedir. Bu durum kesme bölgesindeki sıcaklığın talaşla atıldığının bir göstergesidir. 41

10 Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (2) Şekil 10. Talaş kaldırma sırasında talaşın kesme bölgesinde kopma anı görüntüsü Şekil 10 talaş kaldırma esnasında talaşın kesme bölgesinde kopma anını göstermektedir. Yine Şekil 9 da olduğu gibi talaş, iş parçası ve kesici takım üzerinde noktalar rastgele belirlenmiştir. Rastgele belirlenen ve seçilen noktalarda ölçülen sıcaklıklar çizelge halinde Çizelge 6 da verilmiştir. Çizelge 6. Şekil 10 üzerinde rastgele belirlenen noktalarda elde edilen sıcaklık değerleri Rastgele belirlenen Ölçülen sıcaklık Rastgele belirlenen Ölçülen sıcaklık noktalar değerleri, ºC noktalar değerleri, ºC P01 64 P P02 68 P P P08 31 P P09 29 P P10 61 Şekil 10 üzerinde belirlenen noktalarda alınan sıcaklıklara bakıldığında kesici takım uç noktasında (P01 ve P02) sıcaklık artışı pek fazla olmamıştır. İş parçası üzerinde talaş kaldırma sırasında maksimum sıcaklık kesme parametrelerine bağlı olarak kesici takım burun uç radyusu ve esas kesme kenarından (1 2 mm) uzaklıktadır (8,12). Bu durumu bu çalışma bir kez daha doğrulamıştır ve çalışma literatürle paralellik arz etmektedir. Yine iş parçası üzerindeki sıcaklık düşük değerdedir. Talaş üzerindeki sıcaklık ise maksimum değerdedir. 5. SONUÇ Kaplamasız sementit karbür kesici takımla sabit kesme hızı, ilerleme ve kesme derinliğinde AISI 1040 çeliği üzerinde talaş kaldırmak için harcanan mekanik enerjinin kesme bölgesinde ısıya dönüşmesinin ve ısıya dönüşen enerjinin talaş, iş parçası ve kesici takıma üzerinde sıcaklık biriminden tespiti için yapılan deneysel çalışmada elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibidir; Termal kamera ile sıcaklığın maksimum olduğu takım-talaş ara yüzey sıcaklığı ölçülememiştir. Termal kamera ile perdeleme olmayan bütün bölgelerde sıcaklık ölçümü yapılabileceği görülmüştür. 42

11 Gökkaya, H., Nalbant, M. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (2) Termal kamera ile talaş, iş parçası, kesici takım (takım-talaş ara yüzey bölgesi hariç) ve takım tutucu üzerindeki sıcaklıkları ölçmek çok kolay fakat pahalı bir yöntemdir. Talaş kaldırma sırasında oluşan sıcaklığın büyük çoğunluğu kesme bölgesinden talaş ile uzaklaştırıldığı tespit edilmiştir. 5.KAYNAKLAR 1. Boothroyd, G., Fundamentals of Metal Machining and Machine Tools, International Student ed. 5th Printing, McGraw-Hill, ISBN , New York, (1981). 2. Modern Metal Cutting, Practical Handbook, Sandvik, (1994). 3. Gökkaya, H., Şeker, U., İzciler, M., Takım Talaş Arayüzey Sıcaklığının Ölçülmesi İçin Yapılmış Deneysel Çalışmalar Üzerine Bir Değerlendirme, Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Matit 2001, s 91-94, Konya, (2001). 4. Şeker, U., Takım Tasarımı Ders Notları. (1997). 5. Şahin, Y., Talaş Kaldırma Prensipleri, Nobel, Ankara, (2000). 6. Halıcı, F., Gündüz, M., Isı Geçiş i, Burak Ofset, Sakarya Üniversitesi, Sakarya, (2001). 7. Derbentli, T., Genceli, O., Güngör, A., Hepbaşlı, A., İlken, Z., Özbalta, N., Özgüç, F., Parmaksızoğlu, C., Urakan, Y., (Incropera, F.P., Dewıtt, D,P), Isı ve Kütle Geçişinin Temelleri, Literatür Yayıncılık, Dördüncü Basımdan Çeviri, İstanbul, (2001). 8. Gökkaya, H., Takım-Talaş Ara Yüzey Sıcaklığının Isıl Çift Yöntemiyle Ölçülmesi ve Kesici Takım İle Takım Tutucu Üzerindeki Etkilerinin Sonlu Elemanlarla İncelenmesi, Doktora Tezi, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2004). 9. Özçatalbaş, Y.,, 1050, 4140 ve 8620 Çeliklerinin Isıl İşlemle Değişen Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Bağlı İşlenebilirlikleri, Doktora Tezi, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (1996). 10. K.J. Trigger, Progress Report no.2 on Chip-Tool Interface Temperatures, Trans ASME 70, pp , (1949). 11. Stronkowski, J.S., Moon, K.J., Finite Element Prediction of Chip Geometry and Tool/Workpiece Temperature Distributions in Ortogonal Metal Cutting, Journal of Eng. for Industry, Vol 112, pp , (1990). 12. Tent, E.M., Metal Cutting, 2nd ed., Butterwoths, London ISBN , (1984). 43