TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Transkript

1 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 10, No: 2, 2013 (73-86) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 10, No: 2, 2013 (73-86) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Makale (Article) Al2014 MALZEMESİNİN DELİNMESİNDE TAKIM TALAŞ ARA YÜZEY SICAKLIKLARI VE KESME KUVVETİNİN TAGUCHI METODU İLE OPTİMİZASYONU Ramazan ÇAKIROĞLU*, Adem ACIR** *Gazi Üniversitesi Ostim Meslek Yüksekokulu Ankara /TÜRKİYE **Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Ankara /TÜRKİYE Geliş Tarihi: Kabul Tarihi: Özet Bu çalışmada, Al2014 malzemesinin kuru kesme şartlarında delinebilirlik performansı araştırılmıştır. Performans göstergesi olarak kesme hızı, ilerleme oranı ve kesici takım giriş parametreleri olarak belirlenmiştir. Takım talaş ara yüzeyinde oluşan sıcaklık ile kesme kuvveti çıkış parametreleri olarak alınmıştır. Çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, Taguchi L 18 ortogonal dizini esas alınarak deney tasarımı yapılmıştır. İkinci olarak kaplamasız ve kaplamalı (TiN/TiAl/TiCN) kesici takımlar ile üç farklı ilerleme miktarı (0,1-0,2-0,3 mm/dev) ve kesme hızı ( m/dak) kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneysel ölçümlerin analizinde, kesme kuvvetlerinin ortalaması, takım talaş ara yüzey sıcaklıkların maksimum değerleri esas alınmıştır. Üçüncü aşamada, elde edilen deney verileri kullanılarak Taguchi Metodu yardımıyla en uygun kesme parametreleri bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Al2014, Delme, Kesme kuvveti, Takım talaş ara yüzey sıcaklığı, Taguchi metodu TAGUCHI OPTIMIZATION METHOD OF TOOL CHIP INTERFACE TEMPERATURE DEPENDING ON THE CUTTIN PARAMETERS IN DRILLIN OPERATIONS Abstract In this study, drilling performance were investigated of Al2014 materials in dry cutting. Cutting speed, feed rate and cutting tool were determined as an indicator of performance. Output parameter values have been analyzed as the temperature at the surface of the tool chip interface. The experiments were realized in three stages. First of all, a experimental setup was prepared on the basis of the index TaguchiL18 (2 * 1-3 * 2). Secondly, experiments were completed with used Coated and uncoated tools. There different feed rate (0,1-0,2-0,3) and cutting speed ( ) have been used in experiment. Tool of chip interface temperature was measured with the K-type thermocouple. As a result of measurement, the average cutting forces, the maximum temperatures were recorded. In the third stage, the experimental data obtained with the help of Taguchi method was the most appropriate cutting parameters. Key Words: Al2014, Drilling, Cutting forces, Cutting Zone Temperature, Taguchi method Bu makaleye atıf yapmak için Çakıroğlu R.*, Acır A.**, Al2014 Malzemesinin Delinmesinde Takım Talaş Ara Yüzey Sıcaklıkları ve Kesme Kuvvetinin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2013, (10) How to cite this article Çakıroğlu R.*, Acır A.**, Taguchı Optımızatıon Method of Tool Chip Interface Temperature Dependingon The Cuttin Parameters in Drilling Operations Electronic Journal of Machine Technologies, 2013, (10) 73-86

2 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Al2014 Malzemesinin Delinmesinde. 1. GİRİŞ Talaşlı imalat yöntemlerinde yapılan bütün araştırmalarda olduğu gibi, matkapla delik delmede de uygun kesme şartlarının ve kesici takım ömrünün belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Birçok araştırmada, matkapla delinen parçanın malzeme özelliği, kesici takımın cinsi/malzemesi, kesme derinliği, ilerleme oranı, devir sayısı gibi faktörlerinin etkilerinin incelendiği görülmektedir. Bu faktörlere bağlı olarak ortaya çıkan bir başka önemli değerde sürtünme sonucu ortaya çıkan sıcaklıktır. Sıcaklık o kadar önemli bir faktördür ki bazen delinen parçanın yapısına ve hatta kesici takımın ömrüne etki etmektedir. Bu da istenmeyen delik kalitelerinin oluşumuna neden olabilmektedir. Delme işlemi sırasında meydana gelen talaş oluşumu kesme kuvvetlerini, kesme sıcaklığını ve dolaylı olarak deliğin yüzey kalitesini ve ölçü tamlığını etkilemektedir. Ayrıca, delme işlemleri sırasında talaşın atılabilirliği de delik kalitesini doğrudan etkilemekte olup kesme parametrelerine (kesme hızı, ilerleme oranı vb.) göre değişmektedir. Kesme hızı ve ilerleme oranı delik delmedeki en önemli parametrelerdir. Bunlar kesme işlemi sırasında meydana gelen sıcaklık ve kesme kuvvetlerini doğrudan etkilemekte olup kesici takımın (matkap ucu) performansını belirleyen unsurlardır [1,2]. Kesici takımın daha uzun süre kullanılabilmesi ve iş parçasının istenilen kalitede üretilerek hammadde israfını önlemeye yönelik olarak, kesme performansı ve şartlarını optimize etme gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu nedenle talaşlı imalatın bir parçası olan delme işleminde yapılan iyileştirmeler imalat maliyetinin düşürülmesi ve rekabet edebilme şansının doğması açısından önemlidir. Yapılan her bir iyileştirme talaşlı imalatta sonuca en kısa yoldan ulaşma anlamına da gelmektedir. Bu da rekabet ortamında üreticilerin rekabet edebilme şanslarını arttıracak ve malzeme israfını önlemiş olacağından ülkemiz ekonomisine katkı sağlamış olacaktır [3]. Delme işlemi esnasında meydana gelen sıcaklığın kontrol edilememesi hem kesici takımın hem de iş parçasının önemli ölçüde etkilenmesine sebep olur. Sıcaklık, kesici takımda değişik aşınma türlerine yol açarak nihayetinde takımın ömrünü beklenilenden daha kısa zamanda tamamlamasına neden olmaktadır. İş parçasının, yüzey kalitesinin olumsuz yönde etkilenmesine, aynı zamanda iş parçasının kimyasal yapısında istenmeyen değişikliklere yol açar. Bu sebeplerden dolayı delik delme işlemlerinde sıcaklık ölçümü birçok araştırmacının ilgisini çekmiştir. Rivero, değişik kaplamalı matkapların kuru delmedeki performansını araştırmıştır. Rivero, yaptığı deneysel çalışmada Termokupl (ısıl çift) yöntemini kullanmıştır. Sıcaklık ölçümünü gerçekleştirmek için iş parçası içerisine ısıl çift yerleştirerek matkap uçuna 0,2 mm kadar yaklaşmayı başarmıştır. Diğer bir sıcaklık ölçüm metodu olan pirometre ile de sıcaklık ölçümünü gerçekleştirmiştir. Ayrıca değişik kesme parametrelerinin sıcaklık değişimine tesirini de araştırmıştır. [4]. Q Sullivan ve Cotterell, işlenebilirlikte oluşan takım talaş arasındaki sıcaklığın, takım malzemesi ve iş parçasının niteliklerine bağlı olarak sonuçlandığını ve takım aşınmasında önemli bir rol oynadığını deneysel olarak gözlemiştir. Deneylerde gömme ısıl çift ve kızıl ötesi termal kamera yöntemleri kullanmışlardır. Bu çalışmada, kesme kuvveti sonucu oluşan enerjinin, takım-talaş ve iş parçası malzemesine bağlı olarak ısıya dönüştüğü ve takım aşınmasının kesme kuvvetleri ile bağlantılı olduğu belirtilmiştir [5]. Bağcı ve Özçelik, delik derinliği, iş mili devri ve ilerlemenin matkap ucundaki sıcaklığa tesirini incelemişlerdir. AISI 1040 ve Al 7075-T651 iş parçası delinerek yapılan araştırmada, sıcaklık ölçüm yöntemi olarak ise spiral matkapta termokupl yöntemini kullanmışlardır. Ayrıca kademeli ve sürekli delme yaparak bunun matkap uç sıcaklığına etkisini araştırmışlardır. Bu çalışmalarda matkap sabitlenerek iş parçası döndürülmüştür [6]. Kesme bölgesi sıcaklıklarının ölçülebilmesi için iş parçası malzemelerine gömülmüş ısıl çiftler kullanılmıştır [7-9]. Isıl çiftler matkap soğutma kanallarına yerleştirilerek de kesme bölgesi sıcaklıkları ölçülmüştür [10]. Ayrıca elde edilen değerlerin analizi için SEM (Sonlu Elemanlar Metodu) sıkça başvurulan yöntemler arasında yerini almıştır [11-13]. Taguchi metoduyla delmede matkap ucu sıcaklığı üzerinde kesme parametrelerinin optimizasyonu araştırılmıştır [14]. PVD tek tabaka ve çok katmanlı kaplamalı HSS 74

3 Çakıroğlu R., Acır A., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) matkplar ile AISI 316 çeliğin delinmesinde delme parametrelerinin Taguchi yöntemi ile optimizasyonu incelenmiştir [15]. Delik delme işlemlerinde kesme parametrelerinin kesme bölgesindeki sıcaklığa etkisinin deneysel olarak incelemişlerdir [16]. Mohan ve arkadaşları, çalışmasında cam elyaf takviyeli kompozit malzemenin delinmesi esnasında kesme parametrelerinin kesme kuvvetleri ve momente etkisini araştırmıştır. Bu çalışmada Taguchi optimizasyon metodolojisini kullanarak cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler için kesme parametrelerini optimize etmiştir [17]. Yang ve Tarng, yaptıkları çalışmada, kalite optimizasyon tasarımında güçlü bir yöntem olan Taguchi metodunu tornalama operasyonlarında optimal kesme parametrelerinin bulunmasında kullanmışlardır. Kesme parametrelerinden optimal kesme parametreleri elde edilerek takım ömrü ve yüzey pürüzlülüğü % 250 oranında geliştirilmiştir. Taguchi yöntemini talaşlı imalat operasyonlarında girdi parametrelerinin optimizasyonu amacıyla bir çok çalışmada kullanılmıştır[18]. Yağmur, AISI 1050 malzemelerin delinebilirliğini araştırmıştır. Matkap talaş yüzeyi boyunca meydana gelen kesme sıcaklıkları kaplamalı ve kaplamasız matkapların soğutma kanalları içerisine yerleştirilmiş ısıl çiftler yardımıyla ölçülmüştür. Sıcaklık ve kesme kuvvetleri ölçümleri sırasıyla; K tipi ısıl çift uygulaması ve Kistler 9257 B model dinamometre yardımıyla gerçekleştirmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlara bağlı olarak delinebilirlik; kesme kuvvetleri ve momenti, kesme sırasında oluşan sıcaklık, takım aşınması ile delik kalitesi çıktılarıyla değerlendirilerek ve bulguların ekonomik analizleri yapmış ve çalışmasında elde edilen bulgular doğrultusunda optimum delme şartlarının belirlemiştir [19]. Bu çalışmada, Al2014 malzemenin dik işleme merkezinde sabit matkap/dönen iş parçası yöntemiyle kaplamalı ve kaplamasız matkaplarla delinmesi esnasında oluşan kesme kuvveti ve takım talaş ara yüzeyinde oluşan sıcaklığa bağlı olarak kesme şartlarının optimizasyonu yapılmıştır. 2. MALZEME ve METOT 2.1 Deney Malzemesi Deneylerde, iş parçası malzemesi olarak çapı 25 mm, boyu 25 mm olan silindirik Al2014 malzeme kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan malzemenin kimyasal bileşenleri Çizelge 2.1 de verilmiştir. Çizelge 2.1. Al2014 alaşımının kimyasal bileşimi (Ağırlıkça %) Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 0,447 0,275 3,189 0,400 1,483 0,005 0,021 0,021 94, Deneylerde Kullanılan Takım Tezgâhı Talaş kaldırma deneyleri Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü Talaşlı Üretim Anabilim Dalında bulunan Johnford VMC 550 marka CNC dik işleme merkezinde yapılmıştır. Bu tezgahın özellikleri Çizelge 2.2 de verilmiştir. Çizelge 2.2. Deneylerde kullanılan tezgahın teknik özellikleri Tezgahın Gücü En Yüksek Devir Sayısı Sırayla x, y, z ekseninde kurs Ölçü Hassasiyeti İşletim Sistemi 5 KW 8000 dev/dak 600, 500, 600 mm 0,001 mm Fanuc 75

4 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Al2014 Malzemesinin Delinmesinde. 2.3 Kesici takım Bu çalışmada, yekpare (solid) helisel karbür matkaplar kullanılmıştır. Matkapların çapı 14 mm olarak seçilmiştir. Karar verilen Ø14 mm matkap, kesici ucundaki sıcaklığın ısıl çift ile ölçülebilmesi için ısıl çiftin soğutma kanallarından geçebilecek minimum şartları sağlamaktadır. Kullanılan matkapların standardı DIN 6537 K dır ve matkapların delme derinliği 3D dir. Çizelge 2.3. Deneylerde kullanılan matkapların mekanik ve termal özellikleri [1] Kaplamasız TiN/TiAlN/TiCN Kaplamalı Yoğunluk (gr/cm3) 14,6 12,6 Basma Dayanımı (MPa) Young Modülü (GPa) Poisson Oranı 0,22 0,22 Termal İletkenlik (W/mK) Termal genleşme katsayısı (106/K) 5,6 6,7 2.4 Kesme Parametreleri Çalışma için kesme parametreleri olarak üretici verileri ve literatür araştırmaları baz alınarak üç farklı kesme hızı (170, 200 ve 230m/dak) ve üç farklı ilerleme miktarı (0,1-0,2 ve 0,3 mm/dev) seçilmiştir (Çizelge 2.4). Delme işlemlerinde birim zamanda kaldırılan malzeme miktarı (talaş debisi) sabit kalmıştır. Çizelge 2.4. Deneylerde kullanılan kesme parametreleri Kesme Hızı (V m/dak) İlerleme (f mm/dev ) 170 m/dak 0,1 mm/dev 200 m/dak 0,2 mm/dev 230 m/dak 0,3 mm/dev 2.4 Veri Kaydediciler Kesme kuvvetlerinin ve momentin deneysel olarak belirlenmesi için üç kesme kuvveti bileşenini (Fx, Fy, Fz) ve momenti (Mz) aynı anda ölçme kapasitesine sahip, kuartz kristal esasıyla çalışan KISTLER 9272 (Resim 2.1) tipi dinamometre ve Kistler Type 5070 amplifier kullanılmıştır. Dinamometre tezgah tablasına bağlanmış ve takımları bağlamak için özel tasarlanan bağlama aparatı da dinamometreye montaj edilmiştir. Resim 2.1. KISTLER 9272 tipi dinamometre [19] Kesme bölgesinde meydana gelen sıcaklıkların ölçümü için Pico marka 8 kanallı data logger kullanılmıştır. Cihaz USB veri kablosu ile bir diz üstü bilgisayara bağlanarak verilerin bilgisayar 76

5 Çakıroğlu R., Acır A., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) ortamında PicoLog Recorder yazılımı ile değerlendirilmesi ve grafiklere dönüştürülmesi mümkün olmuştur. 2.5 Isıl Çift (Thermokupl) Deneylerde matkap soğutma kanallarına yerleştirilen ısıl çiftler (Resim 2.2) yüksek sıcaklığa dayanabilmesi için inconel kılıflı ve 1 mm çapındadır. Kesme bölgesinde meydana gelen sıcaklıkların ölçümü için bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Bu deney düzeneği Resim 2.3 te görülmektedir. Soğutma kanalı Isıl çiftler Matkap Isıl çift ucu Resim 2.2. Soğutma delikleri boyunca ısıl çift yerleştirilmiş matkap [20] Resim 2.3. Deney düzeneğinin fotoğrafik gösterimi [20] 3. DENEY VE OPTİMİZASYON SONUÇLARI 3.1 Delme Esnasında Matkap Yüzeyinde Oluşan Sıcaklığın Değerlendirilmesi Delme işlemleri esnasında takım talaş ara yüzeyinde oluşan sıcaklık verilerine göre grafikler çizilmiştir. Şekil 3.1 ve Şekil 3.2 deki grafiklerde de görüldüğü üzere ilerleme oranındaki artış kesme bölgesinde meydana gelen sıcaklık değerlerinin azalmasına sebep olmuştur. Deneyler esnasında, ilerleme miktarının artışıyla düşük ilerlemelere göre daha kolay kesme yapıldığı görülmüştür. Düşük ilerleme miktarlarında talaşın matkap ile iş parçası arasına sıkışması problemleri gözlenmiştir. Bu durum; talaş ile uzaklaştırılması gereken ısının kesme bölgesinde yoğunlaşarak kalmasından dolayı kesme bölgesinde sıcaklığın artmasına sebep olmuştur. Çünkü ilerlemenin artması ile delik delme süresi azalmakta, çıkan 77

6 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Al2014 Malzemesinin Delinmesinde. talaşların atılması daha hızlı olmaktadır. Delik delme süresinin azalması ile matkabın her dönüşünde oluşan sürtünmeyi ve dolayısı ile sıcaklığı azaltmaktadır. Kesme sırasında harcanan enerjinin hemen hemen tamamına yakın bir kısmının ısı enerjisine dönüştüğünden dolayı [19] kesme hızının artması ile takım talaş ara yüzeyinde sıcaklık artışı gerçekleşmiştir. Kayma bölgesinde oluşan sürtünme, işlenen malzemenin mekanik özelliklerine tesir etmekte ve takım, talaş-takım ve iş parçası temas alanında meydana gelen sıcaklıktan dolayı takım aşınmasına neden olmaktadır [21]. ve kesme hızının artması ile takım talaş ara yüzeyinde sıcaklığın artmasına sebep olduğuna atfedilmiştir. a) b) Şekil 3.1. Her bir kesme hızı için ilerlemeye bağlı olarak sıcaklık değişimi a) Kaplamasız takım b) Kaplamalı takım Deliklerin delinmesinde yaşanan en büyük problem, talaşın dışarı atılmasındaki zorlukla birlikte artan sıcaklıktır. Çünkü çıkan talaşlar matkap ile delik yüzeyi arasında sıkışmakta ve matkap üzerine yapışmaktadır (BUE). Dolayısı ile bu durumda sıcaklık artışı daha fazla oluşmaktadır. Al2014 malzemesini kaplamalı ve kaplamasız matkaplarla delerken oluşan sıcaklık, kaplamasızlarda daha yüksek çıkmıştır. Bunun nedeni, kaplamasız matkapların üzerine talaş yapışması (BUE) sonucunda meydana gelen talaş oluşumu gösterilebilir. Kaplama sayesinde sürtünme katsayılarının düşmesine ve bunun sonucunda kesme bölgesi sıcaklıklarının da düşmesine atfedilmiştir. 78

7 Çakıroğlu R., Acır A., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) a) b) Şekil 3.2. Her bir ilerleme oranı için kesme hızına bağlı olarak sıcaklık değişimi a) Kaplamasız takım b) Kaplamalı takım 3.2. Delme Esnasında Oluşan Kesme Kuvvetlerinin Değerlendirilmesi Al2014 malzemesinin kaplamasız ve kaplamalı matkaplarla delinmesi esnasında takımda meydana gelen ortalama kesme kuvveti (Fz) değerleri grafikler halinde Şekil 3.3 ve 3.4 te verilmiştir. Grafiklere bakıldığında ilerleme miktarının artması ile kesme kuvvetinde artış olduğu görülmektedir. İlerleme miktarının artmasıyla kesme kuvvetlerinin artması talaşlı imalatta beklenen bir durumdur. Bu durumu, ilerleme miktarındaki artış sonucu artan talaş kesitine atfedebiliyoruz. Talaş kesitinin artması sonucu talaş kaldırmak için gerekli olan enerji daha fazla olacaktır. Dolaysıyla artan enerji gereksinimi kesme kuvvetlerinin artmasına sebep olacaktır. Kesme hızının kuvvet üzerindeki etkisi incelendiğinde ise; kesme hızı artıkça kesme kuvveti azalmıştır. Özellikle düşük kesme hızlarındaki kesme kuvveti diğerlerine göre yüksek olduğu gözlenmiştir. Kesme hızının kesme kuvvetlerine olan bu etkisi, artan kesme hızıyla birilikte yükselen talaş kaldırma sıcaklığına bağlanabilir. 79

8 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Al2014 Malzemesinin Delinmesinde. a) b) Şekil 3.3 Her bir kesme hızı için ilerlemeye bağlı olarak kuvvet değişimi a) Kaplamasız takım b) Kaplamalı takım a) b) Şekil 3.4 Her bir ilerleme oranı için kesme hızına bağlı olarak kuvvet değişimi a) Kaplamasız takım b) Kaplamalı takım 80

9 Çakıroğlu R., Acır A., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Sonuçların Taguchi Metodu ile Analizi Taguchi L 18 ortogonal düzeni çerçevesinde her bir deneyden elde edilen en yüksek sıcaklık ile kesme kuvvetinin ortalaması alınarak o deney için söz konusu analiz değerleri belirlenmiştir. Deneyler sonucunda ölçülen sıcaklık ve kesme kuvveti değerleri Çizelge 3.1 de verilmiştir. Deney no. Çizelge 3.1 Taguchi L 18 deney tasarımına göre deney sonuçları ve S/N oranları A (Takım) B (İlerleme oranı) C (Kesme hızı) Sıcaklık (oc) T S/N (db) Kuvvet (N) Fz S/N (db) 1 Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamasız 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , , Kaplamalı 0, , ,7027 Daha sonra elde edilen deney sonuçlarının Taguchi metodu yardımıyla optimizasyonu yapılmıştır. Bu optimizasyon işleminde, Taguchi kayıp fonksiyonu olarak bilinen ve aynı zamanda gürültü oranı (S/N-Sinyal/Noise ratio) fonksiyonu olarak da ifade edilen 3 farklı amaca uygun fonksiyon bulunmaktadır. Buna göre, amacın en küçük en iyi, en büyük en iyi ve nominal en iyi olmasına göre kullanılan eşitliklerden en küçük en iyi (Eş 3.1) kullanılarak S/N oranları hesaplanmıştır. 81

10 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Al2014 Malzemesinin Delinmesinde. 1 10log n 2 y i n i 1 (3.1) Eşitliklerde yi : Performans yanıtının i. gözlem değeri, n: bir denemedeki test sayısını ifade etmektedir. Deneysel sonuçlar neticesinde S/N oranlarına bağlı olarak optimal parametreler tahmin edilmiştir. Şekil 3.1 de kesme kuvveti Şekil 3.2 de sıcaklık değerleri için kontrol faktörlerinin S/N oranlarının grafiksel gösterimi verilmiştir. Şekil 3.1. Kesme kuvveti için S/N oranları ana etki grafiği Şekil 3.2. Sıcaklık için kontrol S/N oranları ana etki grafiği Kesme kuvveti için yapılan optimizasyonda Şekil 3.1 den yararlanarak uygun kesme parametreleri A1B1C3 olarak bulunur. Burada, kaplamasız matkap (A1), İlerleme oranı (B1): 0,1 mm/dev ve kesme hızı (C3 ):230 m/dak dır. Sıcaklık için yapılan optimizasyonda ise Şekil 3.2 den yararlanarak uygun 82

11 Çakıroğlu R., Acır A., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) kesme parametreleri A2B3C1 olarak bulunur. Kaplamalı matkap (A2 ), ilerleme oranı (B3): 0.3 mm/dev ve kesme hızı (C1):170 m/dak yı ifade etmektedir. 4. TARTIŞMA 4.1 Doğrulama deneyleri ve sonuçları Taguchi metoduna göre, optimal sonuçları verecek parametrelerin tahmininden sonra, optimizasyonda son aşama olarak doğrulama deneyleri yapılmakta ve yapılan optimizasyonun doğruluğu kontrol edilmektedir. Önceden tespit ettiğimiz kesme kuvveti için A1B1C3 parametreleri, sıcaklık için ise A2B3C1 parametreleri kullanılarak, üç adet kontrol deneyleri sonucunda elde edilen deney sonuçlarının ortalaması alınarak sonuçların güvenirliliği irdelenmiştir. Buna göre en iyi kesme kuvveti ile sıcaklık değerlerinin elde edilmesinde, optimize edilmiş kesme parametreleri Çizelge 4.2 ve Çizelge 4.3' de verilmiştir. Çizelge 4.2. Kesme kuvveti için optimal seviyeler Başlangıç kesme Optimum kesme parametreleri parametresi Tahminsel Deneysel Seviye A2B2C2 A1B1C3 A1B1C3 Kesme kuvveti (N) , S/N oranı (db) -61, , ,0072 İyileştirme oranı S/N 2,0927 db Tahmini hata (db) 0,4763 Çizelge 4.3. Sıcaklık için optimal seviyeler Başlangıç kesme Optimum kesme parametreleri parametresi Tahminsel Deneysel Seviye A2B2C2 A2B3C1 A1B3C1 Sıcaklık ( C) , S/N oranı (db) -41, , ,1380 İyileştirme oranı S/N 0,800 db Tahmini hata (db) 0,673 Deneysel çalışmalarda elde edilen sıcaklık değerleri ile tahmin edilen sıcaklık arasındaki fark göz ardı edilebilecek seviyededir. Bu durumda Taguchi optimizasyonunun sıcaklık tahmininde başarı ile uygulanabildiği görülmektedir. Taguchi optimizasyonu ile delmede oluşan sıcaklığın ciddi anlamda azaltılabildiği yapılan çalışma ile ispatlanmıştır. Diğer taraftan, kesme kuvvetinin tahmini için yapılan tahmin sonuçları ile doğrulama deneyleri sonuçları arasındaki fark genel dikkate alındığında önemli derecede başarı sağlandığı görülmektedir. 5. SONUÇ VE ÖNERİLER Bu çalışmadan elde edilen sonuçları iki bölüme ayırarak sunmak mümkündür. İlk olarak; Deneysel çalışmada elde edilen sonuçlar verilmiştir. İkinci kısımda ise Taguchi optimizasyonu kullanılarak elde edilen sonuçlar sunulacaktır. 83

12 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Al2014 Malzemesinin Delinmesinde. Kesme bölgesinde oluşan sıcaklık değerleri ilerleme arttıkça azalma göstermektedir. İlerlemenin artması sonucunda; talaş tahliye hızının artığı, matkabın malzeme ile temasta olacağı sürenin azalması ile de sürtünmeden doğacak sıcaklığın azaldığı düşünülmektedir. Al2014 malzemesini kaplamalı ve kaplamasız matkaplarla delerken matkap yüzeyinde oluşan sıcaklık kaplamasız matkaplarda daha yüksek çıkmıştır. Kesici takıma kaplama uygulaması hemen hemen bütün deneylerde kesme bölgesi sıcaklıklarını kayda değer bir şekilde düşürmüştür. Kaplama sayesinde takımın düşük sürtünme katsayısına sahip olması sebebiyle bu sonucun oluştuğunu söylemek mümkündür. Ölçülen kesme kuvveti bileşenleri içerisinde delme sırasında büyük öneme sahip olan kesme kuvveti baz alınarak yapılan değerlendirmeler sonucunda kaplamasız ve kaplamalı takımlarla yapılan deneylerin tamamında sabit kesme hızında ilerleme miktarı arttıkça kesme kuvvetlerinde de bir artış görülmüştür. Kesme hızının kuvvet üzerindeki etkisi incelendiğinde ise; kesme hızı artıkça kesme kuvveti azalmıştır. Özellikle düşük kesme hızlarındaki kesme kuvveti diğerlerine göre yüksek olduğu görülmüştür. Taguchi metodu yardımıyla sıcaklık için yapılan kesme şartlarının optimizasyonunda, kaplamalı takım, 0,3 mm/dev ilerleme miktarı, 170 m/dak kesme hızı en uygun şartlar olarak bulunmuştur. Kesme kuvveti için yapılan kesme şartlarının optimizasyonunda ise; kaplamasız takım, 0,1 mm/dev ilerleme miktarı, 230 m/dk kesme hızı en uygun şartlar olarak bulunmuştur. TEŞEKKÜR Yazarlar, bu çalışmanın gerçekleşmesinde finansman desteği sağlayan Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi ne (Proje Kodu: 07/ ) teşekkür eder. 6. KAYNAKLAR 1. Sandvik Coromant, Modern Metal Cutting, Sweden 1994, s Kalidas, S., DeVor, R.E., Kapoor,S.G., Experimental investigation of the effect od drill coatingson hole quality under dry and wet drilling conditions Surface and Coatings Technology, 2001, s Arafat,M., CNC delme işleminde delme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü açısından optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri, Rivero,A.;Aramendi,G.; Herranz,S.; Lopez de Lacalle,L.P.: An experimental investigation of the effect of coatings and cutting parameters on dry drilling performance of aluminium alloys, Int. J. Manuf Technol,

13 Çakıroğlu R., Acır A., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Q Sullivan, D., Cotterell, M., Temperature Measurement in single point turning, Journal of materials Processing Technology, 2001, s- 118, ,. 6. Bağcı,E.;Özçelik,B.: Investigation of the effect of drilling conditions on the twist drill temperature during step-by-step and continuous dry drilling, Materials and Design, 2006, s Ay, H., Yang, W.J., Heat transfer and Life of metal cutting tools in turning, Int.J. Heat Mass transfer, 1999, s. 41-3, Kelly, J.F., Cotterell, M.G.: Minimal lubrication machining of aluminium alloys Journal of Materials processing Technology, 2002, s Zeilmann,R.P.; Weingaertner, W.L., Analysis of temperature during drilling of Ti6Al4V with minimal quantity of lubricant, Journal of Materials processing Technology, 2006, s Bagci, E., Özcelik, B., Finite element and experimental investigation of temperature changes on a twist drill in sequential dry drilling Int J. Adv. Manufacturing Technology, 2006, s Li, R., S., Spiral point temperature and stres in high-throughput drilling of titanium, Internatioanl Journal of Machine Tools & Manufacture, Nedelik, J., Lux, B., Improved tool performance by aplication of head spreading diamond layers within a multi-layer coating, International Journal of Refractory Metals and Hard materials, 1999, s Bono, M., Ni,J., The effects of thermal distortions on the diameter and cylindricity of dry drilled holes, International Journal of Machine Tools&Manufacture, 2001, s Çakıroğlu, R., Acır, A., Optimization of cutting parameters on drill bit temperature in drilling by Taguchi method Measurement, 2013, s Kıvak, T., Samtaş, G., Çiçek, A., Taguchi method based optimisation of drilling parameters in drilling of AISI 316 steel with PVD monolayer and multilayer coated HSS drills Measurement, 2012, s Yağmur, S., Acır, A., Şeker, U., Günay, M., Delik delme işlemlerinde kesme parametrelerinin kesme bölgesindeki sıcaklığa etkisinin deneysel incelenmesi Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 2013, s Mohan, N.S., Ramachandra, A, Kulkarni, S.M., Influence of process parameters on cutting force and torque during of glass-fiber polyester reinforced composites, Composite Structures, Yang, W.H. and Tarng, Y.S., Design optimization of cutting parameters for turning operations based on the Taguchi method, Journal of Materials Processing Technology, 1998 s- 84: Yağmur, S., Delik delme işlemlerinde kesme parametrelerine bağlı olarak oluşan sıcaklığın deneysel olarak incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Çakıroğlu, R., Delik delme işlemlerinde kesme parametrelerine bağlı olarak oluşan sıcaklığın modellenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,

14 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2013 (10) Al2014 Malzemesinin Delinmesinde. 21. Agapiou,J.S.;DeVries,M.F., On the determination of thermal phenomena during drilling - Part I- Analytical models of twist drill temperature distributions, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 1990, s-30: