Zor İşlenen Parçaların Ön Isıtmalı İşlenmesi

Transkript

1 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 9, No: 3, 2012 (1-15) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 9, No: 3, 2012 (1-15) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Derleme (Review) Emre Hamamcı ***, Benek Hamamcı **, M. Cengiz Kayacan * *** Süleyman Demirel Üniversitesi,Mim. Fak. End. Tas. Müh. Isparta/TÜRKİYE emrehamamci@sdu.edu.tr ** Süleyman Demirel Üniversitesi, Tek. Eğt. Fak. Isparta/TÜRKİYE benekhamamci@sdu.edu.tr * Süleyman Demirel Üniversitesi, Müh. Fak. Mak. Müh. Isparta/TÜRKİYE cengizkayacan@sdu.edu.tr GelişTarihi: Kabul Tarihi: Özet Isıl destekli talaşlı imalatta, işlemesi zor (sert) malzemeler dışarıdan bir ısı kaynağı kullanılarak, talaş derinliği kadar mesafede istenilen sıcaklığa kadar ısıtılarak işlenir. Bu yöntem, malzemenin bağ enerjisi ve akma mukavemetinin azalmasıyla sertliğin bir miktar düşmesini sağlar. Sert malzemelerin talaşlı imalatında, ön ısıtmalı işleme geleneksel işlemeye alternatif olarak geliştirilmiş ve metaller, seramik alaşımları, plastikler ve kompozitler dâhil çeşitli malzemelerin işlenmesinde kullanılabilmektedir. Ön ısıtmalı işleme geleneksel işleme yöntemlerine göre; takım aşınması, takım kırılması, tırlama, işleme sapmaları ve mekanik malzeme hasarları gibi kritik konularda, önemli avantaj kazandırmaktadır. Bu çalışmada, imalatı zor parçaların işlenmesindeki yüksek maliyet, kalite ve verimlilikteki olumsuzluklarla ilgili yapılan çalışmalar incelenerek elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Ön ısıtmalı işleme ile talaş kaldırma oranı arttıkça maliyetlerin düştüğü, kesme kuvvetlerinin küçüldüğü ve zor işlenen malzemelerin yüzey pürüzlülüğünün azaldığı belirlenmiştir[1]. Zor işlenen malzemelerde ısıl destekli talaşlı imalat yapılarak özgül kesme enerjileri, takım aşınma miktarı, malzeme yüzey pürüzlülüğü, kalıcı gerilmeler, talaş kaldırma oranı, talaş kaldırma mekanizması, işleme maliyeti ve yüzey tamlığına etkileri araştırılmıştır. Bahsedilen parametrelerle ilgili bulunan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: İşleme, ön ısıtma, talaşlı imalat, takım ömrü Preheat Machining Of Hard Material Workpieces Abstract Heat-assisted machining, hard machining materials using an external heat source, up to depth of cut is machined by heating up to the desired temperature. This method, yield strength of the material and reduction of bonding energy which helps reduce the amount of hardness. Machining of hard materials, pre-heating machining was developed as an alternative to the traditional machining, and metals, ceramics alloys, plastics and composites, including the machining of various materials can be used. According to the traditional machining methods of preheating machinings; tool wear, tool breakage, chatter, machining deviations and mechanical material damage as critical issues, gives a significant advantage. In this study, the high cost of machining of hard materials, quality, and productivity studies examining the obtained results are interpreted on negativity. Pre-heating machining costs decreased with increasing metal removal rate, surface roughness and cutting forces reduced [1]. Hard machined materials with heat-assisted machining spesific cutting forces, the amount of tool wear, material surface roughness, residual stresses, material removal rate, chip removal mechanism, the machining cost and surface flatness effect were investigated. On the parameters mentioned in the results were compared. Keywords: Machining, pre-heat, machining, tool life Bu makaleye atıf yapmak için Emre Hamamcı, Benek Hamamcı, M. Cengiz Kayacan A., Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2012, (9)1-15 How to cite this article Emre Hamamcı, Benek Hamamcı, M. Cengiz Kayacan A Preheat Machining Of Hard Material Workpieces Electronic Journal of Machine Technologies, 2012,(9)1-15

2 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) GİRİŞ Sert işleme, işlenecek malzemenin sertliğinin 45 RC den daha fazla olan malzemelerin işlenmesine denir[2]. Son yıllarda sert malzemelerin kullanım alanları önemli oranda artmaktadır bundan dolayı da sert işleme gittikçe önemi kazanmıştır. Önemi artan bu alan araştırmacılar tarafından yoğun olarak çalışılmaktadır. Sert malzemelerin yüksek gerilme, düşük ısıl iletkenlik gibi fiziksel ve mekaniksel özelliklerinden dolayı, kesme kuvvetleri ve kesme sıcaklıkları çok yüksektir. Bahsedilen bu özellikler takım ömrünü azaltır [3]. Ön ısıtma ile malzeme yüzeyi ısı etkisiyle yumuşar, böylelikle kesme sırasında sünek deformasyondan ziyade gevrek deformasyon meydana gelir [4]. Yüksek sertlikteki malzemelerin işlenmesi esnasında, takımlarda çıtlama, kırılma vb aşınmalar oluşmaktadır. Kesici takımlarda oluşan bu tip kusurlar iş parçasında kalitesiz yüzey elde edilmesine sebebiyet vermektedir. Sert malzemelerin işlenmesinde ortaya çıkan olumsuzlukların giderilmesi için yapılan çalışmaların başında ön ısıtmalı işleme yöntemleri gelmektedir. Sert malzemelerde, talaş derinliği kadar kısmın belli bir ısı kaynağından yararlanılarak hedeflenen sıcaklığa yükseltilmesi ile akma mukavemeti kopma mukavemeti değerine kadar düşmesi[5], gerilme sertleşmesi ve malzeme sertliği azalacağından ve sünekliği artacağından dolayı işleme kolaylaşmaktadır[6]. Çekme dayanımının, akma gerilmesinin ve sertliğin sıcaklığa bağlı değişimleri sırasıyla Şekil 1,2 ve 3 de verilmiştir. Şekil 1. Malzemelerin çekme dayanımının sıcaklığa bağlı değişimi [3] Şekil 1 den de anlaşıldığı gibi malzemelerin çekme dayanımlarının sıcaklığa bağlı değişimlerinde farklılıklar görülmektedir. Bazılarının düşük sıcaklıklarda bile çekme dayanımları düşerken (Ni-Cr-Mo çelik, Ti6Al4V alaşım, stellite6), bazılarında orta derece sıcaklıkta çekme dayanımı düşmeye başlamaktadır (inkonel, ODS (oksit dağılımı ile güçlendirilmiş) alaşımlar), bazı malzemelerde ise çekme dayanımları da çok yüksek sıcaklıklarda azalmaya başlamaktadır (seramik). 2

3 Hamamcı E., Hamamcı B., Kayacan M. C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Şekil 2a-2b. Malzemelerin sertliğinin sıcaklığa bağlı değişimi [7],[8] Malzemelerin çekme dayanımlarının sıcaklıkla değişiminde olduğu gibi, sertliğinin de sıcaklıkla değişiminde farklılıklar göstermektedir. Şekil 2a dan da anlaşıldığı gibi O1 (yağda sertleştirilmiş soğuk iş takım çeliği) malzemesinin sertliği düşük sıcaklıklardan itibaren azalma eğilimi göstermektedir. A2 (hava ile sertleştirilmiş orta alaşımlı soğuk iş takım çeliği) malzemesinin ise sertliği yaklaşık C itibaren düşme eğilimi göstermekle beraber D2 (yüksek karbonlu ve yüksek kromlu soğuk iş takım çeliği) malzemesinde yaklaşık C den sonra bir artış gösterip C den sonra azalma eğilimine girmektedir. Şekil 2b de HSS ve sinterlenmiş karbür malzemelerin sıcaklıkla değişen sertlik değerlerini göstermektedir. Çelik malzemelerde olduğu gibi alüminyum alaşımlarda da olduğu gibi sıcaklığa bağlı olarak akma mukavemetlerinde değişimler görülmektedir (şekil 3). Sıcaklık 0 C Şekil 3. Alüminyum alaşımlar için akma mukavemetinin sıcaklıkla değişimi [9] Alüminyum alaşımlarının akma dayanımları yaklaşık C ye kadar benzer eğimle düşüş gösterirken, C ile C arasında farklı oranlarda azalmakta olup C den sonra akma mukavemetleri yaklaşık eşitlenerek benzer oranda yavaşlayarak azalma göstermektedir. Deneylerde ölçülen malzeme sıcaklıkları, kızılötesi termometre, lazer pirometre ve termal kameralarla ölçülmüştür. Malzeme yüzeyi ve talaş formları incelenirken SEM kullanılmıştır. 3

4 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Bu çalışmada değişik malzemelerin değişik kesme sıcaklıklarında farklı ısıtma yöntemleri ile ısıtılıp işleme parametrelerinin araştırıldığı çalışmalar incelenmiştir. İncelemeler neticesinde malzemelerin türüne göre, ısıtma yöntemlerine göre, işleme esnasında oluşan kesme kuvveti farklılıkları, takım aşınmaları ve işleme hassasiyetleri ile ilgili karşılaştırmalar yapılmıştır. 2. TALAŞLI İMALATTA KULLANILAN ÖN ISITMA YÖNTEMLERİ Talaşlı imalatta, işleme yöntemlerine göre değişik ön ısıtma kaynakları kullanılır. Ön ısıtma kaynakları olarak, lazerle, alevle (torç), indüksiyonla, plazmayla, elektrik akımı ile ısıtma yöntemleri kullanılmaktadır. Bu ısıtma yöntemlerinden lazer ışın demeti, alevle ısıtma (torç) tornalama işlemlerinde daha çok tercih edilirken, indüksiyonla ısıtma yöntemi frezeleme işlemlerinde daha çok tercih edilmektedir. Tornalama işlemlerinde malzeme takım ilişkisinden dolayı noktasal ısı kaynağı yeterli olmaktadır. Buna karşın frezeleme işlemlerinde takım iş parçası ilişkisinden dolayı çizgisel/düzlemsel ısı kaynağına ihtiyaç duyulmaktadır. Aşağıda ön ısıtmalı işlemede kullanılan ısıtma yöntemleri şematik olarak verilmiştir (Şekil 4-7). Ön ısıtma işlemlerinden lazerle ve plazma ile ısıtma hızlı, yüksek ve bölgesel sıcaklıklara ulaşabildiğinden dolayı daha çok tercih edildiği literatür çalışmalarından anlaşılmaktadır. Frezeleme işleminin özelliğinden lazerle ön ısıtma da birden fazla lazer ışın demeti kullanılmaktadır [3]. Buda sistemi hem pahallılaştırmakta hem de zorlaştırmaktadır. Fener mili Lazer çubuk Lazer çubuk Takım Yandan görünüş İş parçası Üstten görünüş Şekil 4. Lazerle ön ısıtmalı alın frezeleme işlemi[3] Diğer ön ısıtma yöntemlerinde olduğu gibi, lazer çubuk enerjisi iş parçası yüzeyi tarafından emilir ve ısıya dönüşür sonucunda da sıcaklık kademeli olarak artar. Bölgesel ve geçici olan sıcaklık yüzeyde ilerler ve bundan dolayı kesme derinliğini, en iyi kesmeyi ve lazer çubuk parametrelerini belirlenmesi şarttır. Bunun amacı istenilen talaş kaldırma oranını elde etmektir. Lazerle ön ısıtmada çubuk yoğunluğu ve etkileşim zamanı, sıcaklıkla iş parçası yüzeyine zarar vermeyecek şekilde seçilmelidir [10] 4

5 Hamamcı E., Hamamcı B., Kayacan M. C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Şekil 5. Torçla ön ısıtma yapılmış tornalama işlemi[11] Şekil 6. Çift lazerle ön ısıtma yapılmış tornalama işlemi[12] Lazerle ön ısıtma yapılmış tornalama işlemi[13] İndüksiyonla ısıtmada, ısı kaynağı olarak kullanılan bobinin işlemede kullanılan takım geometrisine benzer şekilde imal edilebilmesinden dolayı ön ısıtmalı frezeleme işlemlerinde daha çok tercih edilmektedir (Şekil 7). Şekil 7. İndüksiyonla ön ısıtma yapılmış frezeleme işlemi 5

6 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) BULGULAR 3.1 Malzeme Ön Isıtma Sıcaklıkları ve Ön ısıtma Sonucu Bulguları Ön ısıtmalı işleme yapılırken, uzun takım ömrü ve en iyi yüzey kalitesi elde edebilmek için en uygun sıcaklıklarda çalışılmalıdır. Şayet seçilen ön ısıtma sıcaklıkları çok yüksek ise erken kesici takım hasarlarına yol açabilmektedir. Bu durum iş parçası yüzeyinin bozulmasına, işleme maliyetinin yükselmesine sebep olmaktadır. Buna karşın, seçilen düşük ön ısıtma sıcaklığı ile de kesici takım ömründe, oluşan işleme kalitesinde, kesme kuvvetlerine beklenen iyileştirmeler elde edilememektedir[14]. Bütün bunlar dikkate alındığında, ön ısıtma sıcaklığı malzemelerin yenidenkristalleşme sıcaklığının altında olmalıdır [15]. Ön ısıtmada en ciddi dezavantajlardan biriside malzemelerin sertliğinde oluşan azalmadır. Malzemelerin ön ısıtma işleminde yukarda bahsedilen tüm parametreler dikkate alınarak uygun sıcaklıkların seçimi önem arz etmektedir. Örneğin yapılan çalışmalarda tornalama işlemlerinde seramik malzemeler oda sıcaklığı ile C arasında, çelik malzemeler oda sıcaklığı ile 600 0C, inkonel malzemeler oda sıcaklığı ile 550 0C ye kadar ve titanyum alaşım malzemeler oda sıcaklığı ile 600 0C ye kadar ön ısıtmalı işlenmiştir [1,11-13,15,16]. Frezeleme işlemlerinde ise seramik malzemeler oda sıcaklığı ile C,çelik malzemeler oda sıcaklığı ile 600 0C, inkonel malzemeler oda sıcaklığı ile 600 0C, titanyum alaşım malzemeler oda sıcaklığı ile 500 0C ye kadar ön ısıtmalı çalışmalar yapılmıştır [3,9,10,14,17]. Tornalama işlemlerinde seramik malzemeleri ön ısıtma sıcaklığının C ler de minimum aşınma değerleri elde edildiği, C ve üzerindeki sıcaklıklarda ve C altındaki sıcaklıklarda aşınma değerlerinin ve takım ömrünün giderek azaldığı değişik çalışmalarda belirtilmiştir [17]. Başka bir çalışmada ise 1000 ve C ler de en iyi takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü, talaş formu elde edilmiştir [18]. Seramik malzemeler için aşınma değerleri C ler de minimum olduğu [17], yine 960 0C ler de kesme kuvvetlerinin daha düşük sıcaklıklara nazaran en düşük değeri ölçülmüştür [19]. Başka bir seramik malzeme ile yapılan ön ısıtmalı kesmede, sıcaklıkları 1260, 1410, C ler aşınma değerleri, kesme enerjisi ve kesme kuvvetleri en düşük C de oluştuğu belirtilmiştir [20]. Tornalama işlemlerinde çelik malzemeler ön ısıtma işlemine tabi tutulmuş, lpg li üfleç ve lazer ile yapılan çalışmada 6000C de takım ömrü açısında en iyi sonuçlar elde edildiği belirtilmiştir [15,21]. Çelik malzemelerin yeniden kristalleşme sıcaklıkları C aralığında olduğu bilinmektedir. Bundan dolayı maksimum çelik ön ısıtma sıcaklığı 6000C seçilebilir. Buna karşılık başka bir çalışmada ön ısıtma sıcaklıkları 400 ve 600 0C de yapılan deneylerde takım ömründe dikkate alınabilecek bir değişim olmadığın söylenmiştir (şekil 8). Bu durum dikkate alındığında, malzemenin 400 0C de işlendiğinde, işleme maliyeti en az olacaktır [11]. Bazı çalışmalarda, çelik malzemenin lazerle ön ısıtmalı işlemesinde takım ömrünün konvansiyonel işlemeye göre %100 e kadar artabildiği yazılmıştır [22]. Takım ömrü İlerleme (mm/dev) Şekil 8. Lazerle ön ısıtma yapılmış çelik malzemenin tornalama İşleminde takım ömrü ve ilerleme oranı ilişkisi[11] 6

7 Hamamcı E., Hamamcı B., Kayacan M. C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Lazerle yapılan diğer bir çalışmada C arasında en ekonomik sonuçlar 425 0C de elde edilmiştir [14]. Çelik malzemenin konvansiyonel işleme ile ön ısıtmalı işlenmesinde yaklaşık %50 kadar kar sağladığı ifade edilmektedir (Şekil 9). Şekil 9. P550 çelik malzemenin konvansiyonel ve ön ısıtma tornalama işleminin ekonomik analizi[12] Çelik malzemelere benzer bir çalışmada, inkonel malzeme 540 0C ye kadar ön ısıtmalı tornalama işlemine tabi tutulmuş ve ekonomik analizleri yapılmıştır. Konvansiyonel karbür takım ve ön ısıtmalı seramik takım kullanılarak yapılan çalışma işleme maliyetinde yaklaşık %50 kar sağlamaktadır [23]. Şekil 10. İnkonel malzemenin tornalama işleminde konvansiyonel ve ön ısıtma işlemedeki ekonomik analizi[23] İnkonel malzemelerde spesifik kesme enerjileri konvansiyonel işlemeye göre ön ısıtmalı işlemede düşüş göstermektedir. Fakat 360 ve 540 0C ler de oluşan kesme enerjilerinde çok az fark görülmektedir. Başka bir çalışmada 1500 W lazer ısı kaynağı ile ısıtılarak yapılan işlemeyle konvansiyonel işlem arasında kesme kuvvetlerinde %40 ın üzerinde düşüş ve takım ömründe %25 iyileşme sağlanmıştır [23]. Yine oda sıcaklığında yapılan başka bir tornalama işlemine göre 540 0C deki yüzey pürüzlülük değeri yaklaşık %100 düşüş göstermiştir (şekil 11) [24]. 7

8 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Şekil 11. İnkonel malzemelerin tornalama işleminde spesifik kesme enerjisinin, yüzey pürüzlülüğünün sıcaklığa göre değişimi[24] Ön ısıtmalı Al2O3/Al kompozit malzemenin tornalama işleminde, kesme kuvvetlerinde konvansiyonel işlemeye göre Fx ve Fy de yaklaşık %50, Fz de ise % 10, kesme kuvvetinde ise %30-50 düşüş olduğu ifade edilmektedir [25]. Şekil 12 den de anlaşıldığı gibi ön ısıtmalı işlemede konvansiyonel işlemeye göre takım aşınma miktarında dikkate değer farklar oluşmuştur. Şekil 12. Al2O3/Al kompozit malzemenin konvansiyonel ve ön ısıtmalı işlenmesinde kesme uzunluğu, aşınma değişimi[25] Grafit esaslı demir şekil 13 de görüldüğü gibi 400 0C ye kadar ısıtıldığında yüzey pürüzlülüğü yaklaşık % 5 artış göstermiştir. Yine aynı koşullarda grafit dökme demir takım ömrü konvansiyonel işlemeye göre %30 artış tespit edilmiştir [26]. Şekil 13. Grafit esaslı demir malzemesinin konvansiyonel ve ön ısıtmalı işlemeye göre yüzey pürüzlülük değerleri[26] 8

9 Hamamcı E., Hamamcı B., Kayacan M. C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Ön ısıtmalı işlemede, tornalama kadar yaygın olmamakla birlikte frezeleme işlemlerinde de hatırı sayılır çalışmalar yapılmıştır. Seramik malzemeler için 8500C de ön ısıtma yapılan frezeleme işleminde yüzey pürüzlülüğü ile ilgili çalışmada seçilen ayrı on noktadan alınan değerler tablo 1 de verilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ön ısıtmalı işlemede konvansiyonel işlemeye göre 2,5 kat daha iyileşmiştir. Aynı çalışmada ön ısıtmalı işleme konvansiyonel işlemeye oranla takım aşınması değerlerin de daha iyi sonuçlar elde edilmiştir [27]. Tablo 1. Seramik malzemelerin lazerle yapılmış ön ısıtmalı ve ön ısıtmasız frezeleme işleminde yüzey pürüzlülük değerlerinin kıyaslanması[27] Seramik malzemeyle yapılan başka bir çalışmada (1150, 1210, 1280, C) sıcaklıklarında aşınma değerleri ölçülmüş, en iyi aşınma değeri C deki deneylerde elde edilmiştir C nin altındaki ve üzerindeki değerler de aşınma değerlerinin arttığı görülmüştür [28]. Frezeleme işlemlerinde çelik malzemeler için çalışılan ön ısıtma sıcaklık değerlerinden C ler arasında en iyi takım aşınması ve yüzey pürüzlülük sonuçları elde edilmektedir. Sertleştirilmiş çeliğin (AISI D2) yeniden kristalleşme sıcaklığı ( C) göz önüne alınarak maksimum ön ısıtma sıcaklığı 450 0C olarak seçilmiştir. İndüksiyonla ön ısıtmalı işlemenin yapıldığı takımlardaki en iyi aşınma değeri 450 0C de elde edilmiştir [8]. Şekil 14. Sertleştirilmiş çelik malzemenin indüksiyonla yapılmış ön ısıtmalı ve ön ısıtmasız frezeleme işleminde takım aşınmaları[8] 9

10 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 İndüksiyon fırını ile 350 0C de paslanmaz çelik malzemenin frezeleme işlemindeki yüzey pürüzlülük değerleri ve yüzde pürüzlülük azalma oranları tablo2 de verilmiştir. Bu çalışmada ön ısıtmalı işlemenin yüzey pürüzlülük değerlerinde %26,%33 oranlarında azalma ölçülmüştür. Tablo 2. Çelik malzemenin indüksiyon fırını ile yapılmış ön ısıtmalı ve ön ısıtmasız frezeleme işlemlerinde pürüzlülük değerleri [29] Ti-6Al-4V alaşım malzemesi kullanılarak yapılan çalışmada takım ömrü ve kesme kuvveti sıcaklığa bağlı değişimi şekil 15 de verilmiştir. Ti-6Al-4V alaşım malzemesi için takım ömründe oda sıcaklığı ve 315 0C ler de fark yokken 450 0C de yaklaşık %65, 650 0C de ise %300 artış vardır. Kesme kuvvetinde ise 650 0C de oda sıcaklığına göre %25 düşüş gözlenmiştir[30]. Yine aynı malzeme 650 0C de oda sıcaklığına göre kesme kuvvetlerinde %32.5 düşüş olduğu ölçülmüştür [31]. Şekil 15: Ti-6Al-4V alaşım malzemesinin indüksiyon fırını ile ön ısıtmalı frezeleme işleminde takım ömrü ve kesme kuvvetinin sıcaklığa göre değişimi[30] İnkonel malzemenin lazer çubuk yardımıyla 400, 520, C lere kadar ısıtılarak frezeleme işlemine tabi tutulmuştur. Yapılan çalışmada yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüş olup en iyi sonuç 520 0C de elde edilmiştir (Şekil 16). Şekil 16:İnkonel 718 malzemesinin frezeleme işleminde yüzey pürüzlülüğünün sıcaklığa bağlı değişimi [28] 10

11 Hamamcı E., Hamamcı B., Kayacan M. C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Yukarda bahsedilen çalışmalar işleme yöntemlerine göre (tornalama ve frezeleme) sınıflanarak, işlenen malzemeler kullanılan kesici takım ve elde edilen sonuçlar Tablo3 ve 4 te özetlenmiştir. Tablo 3. Ön ısıtmalı tornalama çalışmaları No Çalışma Adı Yazarı Malzeme İşleme Yönt. 1 A Metric For Defining The Energy Efficiency Of Thermally Assisted Machining 2 Cutting Temperature and Laser Beam Temperature Effects on Cutting Tool Deformation in Laser- assisted Machining 3 Deformation Mechanisms And Constitutive Modeling For Silicon Nitride Undergoing Laser-Asissted Machining 4 Evaluation Of Surface Roughness İn Laser-Assisted Machining of Aluminum Oxide Ceramics With Taguchi Metrod F. E. Pfefferkorn J. W. Jung, C.M. Lee S. Lei, Y. Shin, F. P. Incropera C.-W. Chang, C.-P. Kuo 5 Laser Assisted machining: An Overview G. Chryssolouris ve ark. 6 Laser-Assisted Machining of Inconel 718 With Carbide And Ceramic İnserts 7 An Experimental İnvestigation of Hotmachining to Predict Tool Life 8 Laser-Assisted Machining Of An Austenitic Stainless Steel: P550 9 Desing Of Operating Conditions for Crackfree Laser-Assisted Machinig of Mullite 10 Theoretical And Experimental Determination of Tool Life İn Hot Machining of Austenitic Manganese Steel 11 Laser-Assisted Machining of Inconel 718 With An Economic Analysis 12 Laser-Assisted Machining of Compacted Graphite İron 13 High-Power Diode Laser Assisted Hard Turning Of AISI D2 Tool Steel 14 Temperature History For Cutting of Ceramics Preheated By A CO2 Laser 15 Laser-Asisited Machining Of Reaction Sintered Mullite Ceramics 16 An İnvestigation Of Laser-Assisted Machining Of Al2O3 Particle Reinforced Aluminum Matrix Composite 17 Experimental Investigation of Thermo-Mechanical Characteristics in Laser-Assisted Machining of Silicon Nitride Ceramics 18 Heat Transfer Model of Semi-transparent Ceramics Undergoing Laser-assisted Machining 19 Experımental Investıgatıon Of Hot Machınıng Prosses Of Hıgh Manganese Steel Usıng Snmg-Carbıde Inserts By Desıgn Of Experıments Usıng Taguchı Method G. Germain, J.L. Lebrun, T. Braham- Bouchnak, D. Bellett, S. Auger K.P. Maity, P.K. Swain M.C. Anderson ve Y. C. Shin P. A.Rebro, Y. C. Shin, F. P. Incropera L. Özler, a. İnan, c. Özel M. Anderson, R. Patwa,Y. C. Shin S. Skvarenina, Y.C. Shin P. Dumitrescu, P. Koshy, J. Stenekes, M.A. Elbestawi C.Y. Ho, M.Y. Wen, J.E. Ho, D.Y. Chen P. A. Rebro, Y. C. Shin, F. P. Incropera Y. Wang, L. J. Yang, N. J. Wang S. Lei, Y. C. Shin, F. P. Incropera F. E. Pfefferkorn, F. P. Incropera, Y. C. Shin T6 Al ve çelik, PSZ, Seramik Si3N4 Seramik Silikon Nitrat Seramik Al2O3 Seramik Çalışm a yılı Çalışma Türü Sıcaklık Aralığı Isıtma Yöntemi Takım Malzemesi Çalışma Parametreleri Torna 2009 Enerji ve güç 1300K 0 Yag Lazer Seramik V: 0,4 m/sn f: 0,02mm/dev d:1mm Torna 2009 Kesme kuvveti, Deformasyon 197.4, 397.8, C CO2 Lazer CBN F e:440 dev/dak f: 0.013mm/diş d: 3 mm V: 21.7 m/dak Torna 2000 Gerilme 245, 360,W CO2 Lazer PCBN V: 0.4 m/sn f: 0,02, 0,04 mm/dev d: 1 mm Torna 2006 Takım Aşınması 30, 40, 50 khz Yag Lazer CBN F e:1000, 1500, 2000 dev/dak f: 0.01, 0.02, 0.03 mm/dev d: 0.2, 0.5, 1.0mm Torna 1997 İşlenebilirlik Lazer İnconel 46 RC Yüksek Manganlı çelik P550 paslanmaz çelik Torna 2008 Takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü 1165W-1975W lazer Karbür Seramik Torna 2008 Takım ömrü 200,600 0 C Lpgli üfleç ATP ISO (M10) Torna 2006 Takım ömrü, aşınma, yüzey pürüz. 120,250, 340,425 0 C CO2 Lazer Kap. karbür, Sermet, kaplamasız karbür ve seramik Seramik Torna 2004 Aşınma C Lazer CBN, Karbür Östenitik manganez çelik İnkonel 718 Garfit Demir (CGI) f: 0.2 mm/dev d: 2.5 mm V: 30 m/sn f: 0.18 mm/dev d: 1.5 mm V: 220m/dak V: 22-43m/dak f: 0.05,0.7mm/dev d: 0.5,1.5 mm V: 2,3,4 m/sn f: 0,1mm/dev d: 0,76 mm F e: 800dev/dak f: 0,012mm/dev d: 0,50mm Torna 2001 Takım ömrü 200,400, C Torch Karbür V: 22, 33, 46, 62, 75 m/dak f: 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 mm/dev d: 0.5, 1.5, 2.5 mm Torna 2005 Aşınma, Yüzey pürüz, ekonomik Analiz Torna 2006 Aşınma, Yüzey pürüz, ekonomik analiz 600,610, 740, ,860, 870,900, 922W Lazer Seramik V: 1, 2.2, 3,4m/dak f: 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.15 mm/dev d: 0.5, 0.76, 1mm 550,650, 750 W Lazer Karbür V: 1.7 m/dak f:0.075, 0.1, 0.125, 0.15mm/deV d: 0.5, 0.76, 1mm AISI Çelik Torna 2006 Takım Aşınması 150,200, 250W Lazer Karbür V: 20,30,40m/dak f: 0.05mm/dev d: 0.5mm Seramik Torna 2007 Sıcaklık 150,200, 250W Lazer Sinterlenmi ş mulite seramik Al2O3/Al Kompozit J. Goudhaman Yüksek manganlı çelik Torna 2002 Yüzey pürüzlülüğü,aşınma, talaş form Torna 2002 Kesme kuvveti, aşınma, takım ömrü, yüzey pürüzlülüğü Seramik Torna 2001 Aşınma, kesme enerjisi, kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü 821, 921, 1012, C Lazer Karbür f: 9.6 mm/dak F e: 800 dev/dak d: 0.75 mm 150W Lazer Karbür V: m/dak f: 0.1 mm/dev d: 0.38 mm 1260, 1410, C Lazer PCBN V: 0.4m/dak f: 0.02 mm/dev d: 1 mm tp: 12,11,9 dak Searmik Torna 2005 Sıcaklık dağılımı 200W Lazer --- d = 0.5 mm, f = 16 mm/dak N = 800 rpm, tp = 6 sn Torna 2007 Aşınma, Takım ömrü O.S., 200, 400, C Torch Karbür V: 19.55, 32.58, m/dak f: 0.05, 0.1, 0,5 mm/sn d: 0.5, 1.0, 1.5 mm 11

12 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 TABLO 4. Ön ısıtmalı frezeleme çalışmaları No Çalışma Adı (FREZELEME) 1 A Study Of Tool Life İn Hot Machining Using Artificial Neural Networks And Regression Analysis Method 2 An İnvestigation Of Laser-Assisted Machining Of Al2O3 Cermics Planing 3 Hot Machining Of Hardened Steels With Coated Carbide Insert 4 Temperature History For Cutting Of Ceramics Preheated By A CO2 Laser 5 Laser-Assisted Milling of Silicon Nitride Ceramic: A Machinability Study 6 Improved Tool Life in End Milling Ti- 6Al-4V Through Workpiece Preheating 7 Pulsed Laser Assisted Micromilling for Die/Mold Manufacturing 8 Laser Assisted Machining of Hard-to- Wear Materials 9 Thermally Enhanced Machining of Hard- To-Machine Materials----A Review 10 Effect of Laser Preheating the Workpiece on Micro End Milling of Metals Yazarı Malzeme İşleme Yönt. N. Tosun, L. Özler C. W. Chang, C.- P. Kuo M. A. Lajis ve ark. C.Y. Ho, M.Y. Wen, J.E. Ho, D.Y. Chen B. Yang, S. Lei T. L. Ginta ve ark. T. Özel, F. Pfefferkorn Kelly Armitage ve ark. S.Sun, M. Brandt, M.S. Dargusch Yongho Jeon, Frank Pfefferkorn Yüksek manganlı çelik Al2O3 Seramik AISI D2 Sertleş. Çelik Çalış ma yılı Çalışma Türü Sıcaklık Aralığı Isıtma Yöntemi Takım Malzemesi Çalışma Parametreleri Freze 2002 Takım ömrü O.S., 200, 400, C Torç Karbür V :22, 33, 46, 62, 75 m/dak f: 0.1, 0.2, 0,4 mm/devir d: 0.5, 1.5, 2.5 mm Freze 2006 Takım ömrü, Yüzey pürüz Freze 2009 Aşınması ve Takım Ömrü O.S., C CO2 Lazer CBN d: 0.05 mm f: 1.0, 0.5 m/dak 30, 250, 335, C İndüksiyon Fırını PVD karbit kaplamalı V: 40, 56.7, 80 m/dak f: 0.02, 0.044, 0.1 mm/diş d: 5mm Seramik Freze 2007 Sıcaklık 150,200, 250 W CO2 lazer f:8, 16, 32 mm/dak Silikon nitrat seramik Freze 2008 İşlenebilirlik O.S.,868, 1172, 1349, 1480, C Ti-6Al-4V Freze 2009 Takım ömrü O.S., 315, 450, 650 o C İndüksiyon Fırını AISI 4340 Çelik Freze 2007 Yüzey pürüzlülüğü ve aşınması Genel Freze 2002 Aşınma, yüzey pürüzlülüğü Süperalaşım, Çelik, Kompozit, Seramik Freze- Torna 2010 Aşınma, işlenebilirlik Lazer PCBN V: 1m/sn f: 0.02 mm/diş d: 0.2 mm PCD V: 127 m/min f: mm/diş d: 1 mm O.S., 350, C Lazer Karbür V: 79.8, 119.7, m/dak f:1.27, d: Lazer CBN Lazer Al 6061-T6 Freze 2008 Kesme kuvveti, 27, C Lazer Karbür f: 500mm/dak Kesme enerjisi d: 0.1mm 1018 Çelik 27, C 11 The Effect of Preheating of Work Material on Chatter During End Milling of Medium Carbon Steel Performed on a Vertical Machining Center (VCM) A.K.M.N. Amin, M. Abdelgadir 12 Laser Assisted Machining: An Overview G..Chryssolo uris ve ark. 13 Machinability Improvement in End T. L.Ginta, Milling A.K.M. N. Titanium Alloy TI-6AL-4V Amin 14 Laser-Assisted Milling of Silicon Nitride Ceramics and Inconel An İnvestigation of Laser-Assisted Machining Of Al2O3 Ceramics Planing Y. Tian, B. Wu, M. Anderson, Y. C. Shin C.-W. Chang, C.-P. Kuo AISI 1040 Çelik Freze 2003 Tırlama, yüzey pürüzlülüğü, aşınması 29, C İndüksiyon Fırını Karbür V: 300m/dak f: 0.2mm/diş d:1, 2mm Genel Torna- Freze 1997 İşlenebilirlik Lazer TI-6AL-4V Freze 2010 Takım ömrü, Kesme O.S., 315, 450, C İndüksiyon Karbür V: 70m/dak alaşım hızı, tırlama Fırını f: mm/diş d:1 mm Seramik Freze 2008 Aşınma, Yüzey O.S., Lazer TiAl d = 0.4 mm, f = pürüzlülüğü 1150,1210,1280,1360 Karbür 3.3mm/dak 0 C N = 6 rpm, tp = 6 sn İnkonel 718 O.S., 400,520, Alüminyum d = 0 C oksit 0.22,0.28,.0.25,0.38 mm, f = mm/dak V = 6.76m/sn tp = 6 sn Seramik Freze 2007 Aşınma, Yüzey pürüzlülüğü O.S., 500,1000, 1200,1400, C Lazer CBN d: 0.1mm f: 1, 0.5nm/dak 3. SONUÇ Sert malzemelerin, yüksek sertlik ve yüksek gerilmeleri işlenmelerini zorlaştırmaktadır. Sert malzemelerin işlenmesini kolaylaştırmak için sadece iyi takım ve uygun işleme parametrelerini seçmek yeterli faydayı sağlayamamaktadır. İşlemeyi kolaylaştırmanın en başarılı ve en çok tercih edilen yöntemlerden birisi ön ısıtma ile işleme olduğu anlaşılmıştır. Ön ısıtmanın takım ömrüne, yüzey pürüzlülüğüne, işleme ekonomisine, kesme kuvvetlerine, kesme enerjilerine önemli oranda etki ettiği tespit edilmiştir. Bütün bu kazanımlara ilaveten çalışmadan aşağıdaki sonuçlar çıkarılmıştır. Ön ısıtmalı işleme yapılacağında ısıtma sıcaklıkları işlenecek malzemeye göre seçilmesinin önemli olduğu anlaşılmaktadır. Ön ısıtmalı işlemelerde ön ısıtma yönteminin çok önemli olduğu bu yüzden işleme yöntemine uygun ön ısıtma yönteminin seçilmesi gerekmektedir. 12

13 Hamamcı E., Hamamcı B., Kayacan M. C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 Ön ısıtmalı işlemede diğer önemli bir faktörde ısıtma derinliğidir. Bu yüzden ısıtma derinliğinin talaş derinliği kadar olmasına dikkat edilmelidir. 4. KAYNAKLAR [1] F.E. Pfefferkorn, S. Lei, Y. Jeon, G. Haddad A Metric For Defining The Energy Efficiency Of Thermally Assisted Machining International Journal Of Machine Tools & Manufacture, 2009, s [2] J. Paulo Davim Machining: Fundamentals And Recent Advances, 2008 [3] S.Sun, M. Brandt, M.S. Dargusch, Thermally Enhanced Machining Of Hard-To- Machine Materials- _A Review, International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2010, s [4] K. Armitage, A/Prof.S. Masood, A/Prof. M. Brandt, C. Pomat, Laser Assisted Machining Of Hard- To-Wear Materials, Industrial Research Institute Swinburne, Swinburne University Of Technology, 2002 [5] F. E. Pfefferkorn, F. P. Incropera, Y. C. Shin, Heat Transfer Model Of Semi-Transparent Ceramics Undergoing Laser-Assisted Machining, International Journal Of Heat And Mass Transfer, 2005, s [6] C.Y. Ho, M.Y. Wen, J.E. Ho, D.Y. Chen, Temperature History For Cutting Of Ceramics Preheated By A CO2 Laser, Journal Of Materials Processing Technology, 2007, s [7] M.A. Lajis, A.K.M.N. Amin, A.N.M. Karim, H.C.D.M. Radzi And T.L. Ginta, Hot Machining Of Hardened Steels With Coated Carbide Inserts, American J. Of Engineering And Applied Sciences, 2009, s [8] J. Goudhaman, Experımental Investıgatıon Of Hot Machınıng Prosses Of Hıgh Manganese Steel Usıng Snmg-Carbıde Inserts By Desıgn Of Experıments Usıng Taguchı Method, Bachelor Of Technology In Mechanical Engineering Thesis, Department Of Mechanical Engineering National Institute Of Technology Rourkela, 2007 [9] Yongho, P. Frank, Effect Of Laser Preheating The Workpiece On Micro End Milling Of Metals Journal Of Manufacturing Science And Engineering, 2008 [10] G. Chryssolouris, N. Anifantis, S. Karagiannis, Laser Assisted Machining: An Overview, Journal Of Manufacturing Science And Engineering, ASME, 1997, s [11] L. Özler, A. İnan, C. Özel, Theoretical And Experimental Determination Of Tool Life İn Hot Machining Of Austenitic Manganese Steel, International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2001, s [12] M. C. Anderson, Y. C. Shin, Laser-Assisted Machining Of An Austenitic Stainless Steel: P550, J. Engineering Manufacture, 2006, s [13] T. Özel, F. Pfefferkorn, Pulsed Laser Assisted Micromilling For Die/Mold Manufacturing, ASME,

14 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 [14] W. Chang, C.P. Kuo, Evaluation Of Surface Roughness İn Laser-Assisted Machining Of Aluminum Oxide Ceramics With Taguchi Method, International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2007, s [15] K.P. Maity, P.K. Swain, An Experimental İnvestigation Of Hot Machining To Predict Tool Life 2008 [16] P.A.Rebro, Y.C. Shin, F.P. Incropera, Desing Of Operating Conditions For Crackfree Laser- Assisted Machinig Of Mullite, International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2004, s [17] B.Yang, S.Lei, Laser-Assisted Milling Of Silicon Nitride Ceramic: A Machinability Study, International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2008, s [18] P.A. Rebro, Y.C. Shin, F.P. Incropera, Laser-Asisited Machining Of Reaction Sintered Mullite Ceramics, Journal Of Manufacturing Science And Engineering, Vol 124, 2002, s [19] J.W. Jung, C.M. Lee, Cutting Temperature And Laser Beam Temperature Effects On Cutting Tool Deformation İn Laser- Assisted Machining, Proceeding Of The İnternational Multi Conference Of Engineers And Computer Scientists, 2009 [20] S. Lei, Y. C. Shin, F. P. Incropera, Experimental Investigation Of Thermo-Mechanical Characteristics İn Laser-Assisted Machining Of Silicon Nitride Ceramics, Journal Of Manufacturing Science And Engineering, ASME, 2001, s [21] N. Tosun, L. Özler, A Study Of Tool Life İn Hot Machining Using Artificial Neural Networks And Regression Analysis Method, Journal Of Materials Processing Technology, 2002, s [22] P. Dumitrescu, P. Koshy, J. Stenekes, M.A. Elbestawi, High-Power Diode Laser Assisted Hard Turning Of AISI D2 Tool Steel, International Journal Of Machine Tools & Manufacture, 2006,s [23] G. Germain, J.L. Lebrun, T. Braham-Bouchnak, D. Bellett, S. Auger, Laser-Assisted Machining Of Inconel 718 With Carbide And Ceramic İnserts, International Journal Of Material Form, Springer, 2008, s [24] M. Anderson, R. Patwa,Y.C. Shin, Laser-Assisted Machining Of Inconel 718 With An Economic Analysis International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2006, s [25] Y. Wang, L. J. Yang, N. J. Wang, An İnvestigation Of Laser-Assisted Machining Of Al 2 O 3 Particle Reinforced Aluminum Matrix Composite, Journals Of Material Processing Technology, 2002, s [26] S. Skvarenina, Y.C. Shin, Laser-Assisted Machining Of Compacted Graphite İron, International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2006, s.7-17 [27] C.-W. Chang, C.-P. Kuo, An İnvestigation Of Laser-Assisted Machining Of Al2O3 Ceramics Planing, International Journal Of Machine Tools And Manufacture, 2007, s [28] Y. Tian, B. Wu, M. Anderson, Y. C. Shin, Laser-Assisted Milling Of Silicon Nitride Ceramics And Inconel 718, Journal Of Manufacturing Science And Engineering, ASME,

15 Hamamcı E., Hamamcı B., Kayacan M. C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) 1-15 [29] A.K.M.N. Amin, M. Abdelgadir, The Effect Of Preheating Of Work Material On Chatter During End Milling Of Medium Carbon Steel Performed On A Vertical Machining Center (VCM), ASME, 2003, s [30] T.L. Ginta, A.K.M.N. Amin, M.A. Lajis, A.N.M. Karim, H.C.D.M. Radz, Improved Tool Life İn End Milling Ti-6Al-4V Through Workpiece Preheating, European Journal Of Scientific Research, 2009, s [31] T.L. Ginta, A.K.M.N. Amin, Machinability Improvement in End Milling Titanium Alloy TI-6AL- 4V, SEGi Review, 2010, s