Anahtar kelimeler: Alüminyum alaşımları, delik delme, soğutma uygulamaları, ilerleme kuvveti

Transkript

1 FARKLI SOĞUTMA ŞARTLARI İLE FARKLI KESME PARAMETRELERİNİN VE ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA DELİK DELME İŞLEMLERİNE ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ Ayşegül ÇAKIR, Türk avacılık ve Uzay Sanayi, 06980, Ankara Onur BATİYAR, Türk avacılık ve Uzay Sanayi, 06980, Ankara Ulvi ŞEKER, azi Üniversitesi, 06170, Ankara ÖZET Talaşlı imalatta, iyi bir kesme performansı için; kesme bölgesinde oluşan ısının kontrolü ve çıkan talaşın sorunsuz bir şekilde uzaklaştırılması konusunda kesme (soğutma) sıvısı uygulamaları büyük önem arz eder. Bu çalışmada delik delme işleminde işlenen malzeme, kesme parametresi ve kesme sıvısı uygulamaları (soğutma şartı) gibi faktörlerin kesici takıma olan etkisi incelenmiştir. Bu etkilerin değerlendirilmesi amacıyla ve alüminyum alaşımlarının delinmesinde dört farklı kesme hızı ve dört farklı ilerleme oranı kullanılarak, geleneksel soğutma ve basınçlı hava ile soğutma olmak üzere iki farklı soğutma şartında deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonunda uygulanan soğutma sıvısının takımdaki yükleri azaltmada açık bir etkisinin olduğu görülmüştür. Ayrıca artan ilerleme oranları ve ilerleme hızlarının, delme işlemlerinde büyük öneme haiz olan ilerleme kuvvetlerini artırırken, artan kesme hızının ise ilerleme kuvvetlerinini düşürdüğü görülmüştür. Anahtar kelimeler: Alüminyum alaşımları, delik delme, soğutma uygulamaları, ilerleme kuvveti ABSTRACT In machining, for a good cutting performance, cutting fluid applications are so important in terms of heat control and smooth removal of the chips produced in cutting area. In this study, the effects of the factors such as; the type of material to be processed, the cutting parameters and cutting fluid applications on the cutting tool are researched. For the purpose of assessing the effects of the these factors, aluminum alloys were subjected to drilling machine cutting process in four different cutting speeds, using two different feed rates and two different cooling condition which applied conventional cooling, and cooling with pressure air. In the result of the experiment, it was observed that the cutting fluid applied has an obvious effect on reducing the load on the cutting tools. Also, it has been noted that the increasing feed rate and feed speed increase the thrust forces that have very important feature in drilling process, but the increasing cutting speed decreases the thrust forces. Keywords: Aluminum alloys, drilling, cooling applications, thrust force

2 1. İRİŞ 16. Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi Son yıllarda talaşlı imalatta yüksek verimliliğe olan talepteki artışla birlikte yüksek kesme ve ilerleme hızlarına ihtiyaç duyulmuştur. Yüksek kesme parametreleriyle birlikte doğal olarak yüksek kesme sıcaklıkları ortaya çıkmakta ve bu da takım ömrünü azaltmakla kalmayıp parça kalitesini de düşürmektedir [1]. Talaşlı imalatta, iyi bir kesme performansı için kesme bölgesinde oluşan ısının kontrolü ve çıkan talaşın sorunsuz bir şekilde uzaklaştırılması önemlidir. Çünkü kesme sürecinde oluşan ısının büyük bir kısmı talaşla birlikte kesme bölgesinden uzaklaştırılmaktadır. Bu açıdan bakıldığında talaşlı imalat sürecinde kesme sıvısı uygulaması büyük önem arzeder. Çünkü bu süreçte, kesme sıvıları kesme bölgesinde oluşan ısıyı düşürürken, yağlama etkisi ile takım-talaş ara yüzeyindeki sürtünmeyi azaltır. Çıkan talaşın kesme bölgesinden uzaklaşmasına da yardımcı olur. Bu şekilde kesme sıvıları takım ömrünün uzamasına ve ürün kalitesinin artmasına imkan sağlar [1, 2]. Talaşlı üretimde özellikle talaşın kesme bölgesinden uzaklaştırılması konusunda en çok problem yaşanan işleme türü delik delme işlemidir. Delme işleminde talaş oluşumu kapalı alanda oluşur ve görülemez. Çıkan talaşın tahliyesi ve kesme sıvısının verilmesi çok daha zor olduğu, talaş ile helis kanalların ve matkap ile işlenen yüzeyler arasında sürtünmenin çok daha büyük olduğu, talaş açısının ağız boyunca değişmesi ve bundan dolayı ağız boyunca farklı kesme şartlarının oluştuğu göz önünde tutulursa, matkapla talaş kaldırmanın, tek ağızlı takımlarla talaş kaldırmaya göre çok daha karmaşık ve ağır koşullarda meydana geldiği açıktır [3]. Delik delme işlemiyle diğer talaşlı imalat işlemleri arasında bir karşılaştırma yapıldığında, delik delme işleminin yaklaşık % 33 lük uygulanma oranı ile en önemli talaş kaldırma işlemlerinden biri olduğu söylenebilir [4]. Talaşlı imalat işlemleri arasında delik delme işlemlerinin bu kadar önemli paya sahip olması, delik delme sürecinde karşılaşılan problemlerin çözümüyle ilgili yapılacak çalışmaların önemini de arttırmaktadır. elişen teknolojiyle birlikte endüstriyel alanda kullanımı hızla artan alüminyum, hafif olması ve birçok alaşımlarının da çok iyi mukavemete, elektrik ve ısı iletkenliğine sahip olması; bilgisayar, uçak ve otomobil endüstrisindeki kullanım payını büyük ölçüde artırmıştır. Ayrıca korozyona karşı direnci de sağlık sektörü için bu malzemeyi önemli hale getirmiştir [5]. İşleme şartları ve malzemenin metalürjik yapısının alüminyumun işlenebilirliğini değiştirdiği bilinmektedir. Alüminyumun temel işlenebilirlik problemi talaşların kontrolündedir. Alüminyum ve bazı alüminyum alaşımlarının işlenmesi esnasında talaş süreklidir, oldukça kalındır, güçlüdür ve kolay kırılmaz [6-7]. Bu durum özellikle delik delme işleminde talaş sıkışmasından sıvanmaya, takım aşınmasından takım kırılmasına kadar varan ciddi sonuçlar doğurmaktadır. Çok çeşitli özellik kombinasyonlarına sahip bu malzemenin işlenme sürecindeki davranışları ve uygulanan soğutma yöntemleri üzerine bu güne kadar çalışmalar

3 yapılmış olup halen bu konudaki araştırmalar devam etmektedir. Özellikle, kesme sıvısı kullanımının çevreye, insan sağlığına ve üretim maliyetine olumsuz etkilerinden dolayı, son yıllarda minimum kesme sıvısı kullanımıyla optimum işleme performansı elde etmeyi amaçlayan araştırmalar üzerinde durulmaktarır [8-11]. P.S. Sreejith tarafından yapılan araştırmada, elmas kaplamalı karbür takımlar ile 6061 alüminyum alaşımının işlenmesinde farklı yağlama uygulamaları konu edilmiştir. Kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması dikkate alınarak kuru kesme, MMY ve geleneksel soğutma teknikleri analiz edilmiş ve bu şekilde üç farklı soğutma ortamı karşılaştırılmıştır. Yapılan incelemeler sonunda MMY tekniğinin soğutma tekniği için bir alternatif olabileceği saptanmıştır [8]. Kelly ve arkadaşı, alüminyum alaşımını işlerken hem soğutmayı hem de kesmeyi kolaylaştırmak için kesme sıvısı kullanmanın etkisini araştırmışlardır. Çalışmada; kesme kuvvetleri ve momente ek olarak sıcaklık ölçümünün de etkisi araştırılmıştır. em geleneksel soğutmada hem de yağ sisi uygulamasında püskürtme nozullarının takım ucuna konumlandırılmasının, kesme sıvısı debisinin ve basıncının takım ömründe etkili olduğunu gözlemişlerdir. Ayrıca sis parçacıklarının dağılım oranının da yağlama ve soğutma konusunda etkili olduğunu vurgulamışlardır [9]. D.U. Braga ve arkadaşları yaptıkları çalışmada Alüminyum - Silisyum alaşımlarında kaplamasız karbür ve elmas kaplamalı karbür takımlarla yaptığı delme işleminde MMS tekniği geleneksel soğutma tekniğiyle karşılaştırmıştır. Yaptıkları çalışma sonunda takıma etkiyen kuvvet, delik kalitesi ve takım aşınması açısından delik delme performansını en çok etkileyen faktörün soğutma yöntemi olduğunu belirlemişlerdir. Ayrıca hem kaplamalı hem de kaplamasız takımlarda MMY tekniği ile geleneksel soğutma tekniğinin işleme performansı açısından birbirine yakın sonuçlar verdiğini gözlemişlerdir [10]. Kuan-Ming Li ve Shih-Yen Chou bu çalışmada takım aşınması ve yüzey pürüzlülüğünü referans alarak MMY tekniği üzerinde deneysel bir çalışma yapmışlardır. Özellikle MMY tekniği ile işleme yaparken takım malzemesi, soğutma sıvısı ve hava debisinin takım performansına etkileri üzerinde çalışmışlardır. Yapılan çalışmalarla mikro frezeleme işlemlerinde MMY tekniği kullanmanın kuru kesmeye oranla takım ömründe ve yüzey pürüzlülüğünde dikkate değer bir gelişme sağladığını göstermişlerdir. Ayrıca aynı çalışmada MMY tekniğinin işleme performansına etkisi üzerinde, hava debisinin yağ debisine göre daha önemli bir rol oynadığını göstermişlerdir [11]. Kesme sıvısı uygulamasının talaşı kırıp uzklaştırma (talaş tahlitesine yardımcı olma) ve kesme bölgesinde film tabakası oluşturma (yağlama) gibi iki önemli görevi vardır [1, 2]. Bu çalışmada soğutma yönteminin, talaş tahliyesi ve yağlama olmak üzere iki ayrı fonksiyonunun kesme performansı üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu sebeple, sabit basınç kullanılarak birinci yöntemde hava, ikinci yöntemde kesme sıvısı uygulanmıştır. Ayrıca işlenen

4 malzeme ve kesme parametresi faktörlerinin kesici takıma olan etkisi de incelenmiştir. Bu amaçla ve alüminyum alaşımlarının delinmesinde dört farklı kesme hızı ve dört farklı ilerleme oranı kullanılarak, geleneksel (taşma) soğutma ve basınçlı hava ile soğutma olmak üzere iki farklı soğutma şartında delik delme deneyleri gerçekleştirilmiştir. 2. MALZEME VE METOT Bu çalışmada ve alüminyum alaşımlarının delinmesi sürecinde farklı kesme parametreleri ve soğutma şartlarında deneyler yapılmıştır. Böylece delik delme işleminde işlenen malzeme, kesme parametresi ve soğutma şartı gibi faktörlerin takımda oluşan yüklere etkisi incelenmiştir. Takıma etkiyen yükleri değerlendirmede ilerleme kuvveti (F t) inceleme kriteri (çıktı) olarak seçilmiştir. Çizelge 2.1 de deneylerde kullanılan tüm girdi faktörleri verilmiştir. Çizelge 2.1. Deneylerde kullanılan girdi faktörleri Kesici tipi, 8mm çapta içten soğutma kanallı kaplamasız karbür matkap İşleme tipi Delik delme (25mm, Boydan boya) İşlenen malzeme AA 7075 ve AA 2024 alüminyum alaşımları Kesme hızı (V c) Vc1 (100 m/dk) Vc2 (125 m/dk) Vc3 (150 m/dk) İlerleme (f) f 1 (0,10 mm/dev) f 2 (0,15 mm/dev) f 3 (0,20 mm/dev) Soğutma tipi eleneksel soğutma () Basınçlı havayla soğt. () Vc4 f 4 (175 m/dk) (0,25 mm/dev) Yapılan çalışmada hem kesme hızı (V c), hem de ilerleme oranının (f) bir fonksiyonu olan ilerleme hızı (V f) parametresinin kuvvetler üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Delik delme deneyleri için hazırlanan CAM programında da kullanılan bu parametrenin kesme hızı ve ilerleme oranı arasındaki ilişkisi Şekil 2.1 deki gibi açıklanabilir.

5 Şekil 2.1. Kesme hızı, ilerleme hızı ve ilerleme oranının hesaplanması Bu çalışmada daha kapsamlı bir çalışmasının sadece bir kısmı verilebilmiştir. Deney sayısını belirlemede Taguchi (L16) deney tasarımı yöntemi kullanılmış ve çalışmanın bu kısmında 16 adet farklı deney/kesme şartı elde edilmiştir. Çizelge 2.2 de deney tasarımının bildiride kullanılan bölümü verilmiştir. Çizelge 2.2. Taguchi L16 deney tasarımı Deney No Değişkenler A1B1C3D1 A1B2C4D1 A1B3C1D1 A1B4C2D1 A2B1C4D1 A2B2C3D1 A2B3C2D1 A2B4C1D1 A1B1C3D2 A1B2C4D2 A1B3C1D2 A1B4C2D2 A2B1C4D2 A2B2C3D2 A2B3C2D2 A2B4C1D2 A Soğutma Yöntemi B Kesme hızı Vc (m/dk) C İlerleme f (mm/dev) 0,20 0,25 0,10 0,15 0,25 0,20 0,15 0,10 0,20 0,25 0,10 0,15 0,25 0,20 0,15 0,10 D Malzeme

6 er farklı kesme şartı için ayrı bir takım kullanılarak yapılan delik delme deneylerinde takımlar T1 den T16 ya, ilgili kesme şartı numarasına göre markalanmıştır. er takım için 30 tekrar yapılarak gerçekleştirilen deneylerde toplam 480 adet delik delme deneyi yapılmıştır. Deney sürecinde her takım (dolayısıyla kesme şartı) için yapılan 30 tekrar için, takıma etkiyen ilerleme kuvveti ölçümleri ayrı ayrı kaydedilmiştir. Elde edilen kuvvet verileri Dynoware paket programı aracılığıyla bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Deneyler için TUSAŞ-TAI Türk avacılık ve Uzay Sanayi bünyesindeki DS Droop+Rein PMC tezgahı kullanılmıştır. PMC tezgahı özellikle otomotiv ve uçak sanayinde, kompozit ve alüminyum alaşımlarının işlenmesi için tasarlanmış yüksek hızlarda işlem yapabilen bir tezgahtır. eleneksel soğutma ve basınçlı hava ile soğutma şartlarıyla deney yapılan PMC tezgahının teknik özellikleri Çizelge 2.3 de verilmiştir. Çizelge 2.3. DS Droop+Rein PMC tezgahının teknik özellikleri TEZA ADI Kontrol Ünitesi Maksimum Devir Sayısı Eksenlerde İlerleme Eksenel areket DS Droop+Rein igh Speed-Portal Machine Center EIDENAIN TNC 430M dev/dk X,Y: ve Z: mm/dk X: , Y: , Z: 1500 mm, A:0-95º, C: ±180º Yine TUSAŞ-TAI Türk avacılık ve Uzay Sanayi bünyesinde mevcut olan Kistler 9123C dönen tip bir dinamometre vasıtasıyla PMC tezgahında yapılan deneylerde takıma etkiyen kuvvetler ölçülmüştür. Dinamometrenin teknik özelikleri Çizelge 2.4 de verilmiştir. Çizelge 2.4.Kistler 9123C dönen tip dinamometrenin teknik özellikleri Ölçme Aralığı.Fx, Fy -5.5 kn Fz kn Mz knm Devir sayısı (max) dev/dk Operasyon sıcaklığı 0.60 o C Çıkış sinyali VDC Eksen Sayısı 4 Deneylerde iki ağızlı, helisel, 8mm çaplı, kaplamasız, ühring marka, yekpare karbür matkaplar kullanılmıştır. Soğutma sıvısı takım dışından (harici), basınçlı hava ise takım içinden (dahili) uygulanmıştır. er iki uygulamada da basınç 10Bar dır. eleneksel soğutma yönteminde kullanılan soğutma sıvısı Opet Fuchs Ecocool S PT 45 özelliğindedir. Yapılan deneylerde delme işlemine tabi tutulan ve alüminyum alaşımlarının kimyasal ve mekanik özellikleri Çizelge 2.5 de verilmiştir.

7 Çizelge 2.5. AA 7075 ve alüminyum alaşımlarının kimyasal ve mekanik yapısı Si Cu Mn Mg Cr Zn erilim Uzama Sertlik (kg/mm 2 ) (%) (Brinell) AA ,40 1,60 0,30 2,50 0,30 5,6 58,4 11,0 150 AA ,50 4,50 0,60 1,50 0,10 0,20 48,5 10,0 125 İşlem parametreleri ile işlem parametrelerine ait ikili etkileşimlerinin kalite karakteristiği üzerindeki etkisini ölçmek için eldeki verilere ANOVA testi uygulanmıştır. Bu çalışmada kalite karakteristiği olarak ilerleme kuvveti; işlem parametreleri olarak ise soğutma yöntemi, ilerleme hızı (kesme hızı - ilerleme oranı), ve malzeme faktörü seçilmiştir. ANOVA da söz konusu işlem parametresinin anlamlılığı ona ait varyans değerinin hatanın varyansına oranı ile belirlenmektedir. P anlamlılık değeri, yapılan test sonucunda hata oranı olan α değerinden küçük ise veri seti anlamlı olarak kabul edilir. Sayısal analizlerde %95 güven aralığı yeterli olduğu için bu çalışmada da hata oranı (α) 0,05 olarak alınmıştır. 3. BULULAR VE TARTIŞMA Tüm soğutma şartlarında, her takım için 30 deney tekrarı yapılarak elde edilen kuvvet verilerinin, ilk delikten son deliğe doğru değişim grafikleri Şekil 3.1 de verilmiştir. Şekil 3.1 (a) da verilen grafikte geleneksel soğutma yöntemi kullanılarak alüminyum alaşımının delinmesinde, kesme parametreleri farklı olan dört farklı kesme için elde edilen veriler gösterilmiştir. Şekil 3.1 (b) de yine geleneksel soğutma yöntemi kullanılarak bu kez alüminyum alaşımının delinmesinde, aynı işlemler tekrarlanmıştır. rafiklerde T harfi ile belirtilen deney serileri, farklı şartlarda kullanılan takımları (dolayısıyla farklı kesme şartlarını) ifade etmektedir. Şekil 3.1 de verilen (a) ve (b) grafiklerine bakılarak her sekiz takım için de açıkça denilebilir ki; ilk delikten son deliğe kesme kuvvetlerinde hemen hemen değişim olmamıştır. Örneğin T10 kesme şartında ilk delikte takıma etkiyen kuvvet 745,74N, son delikte takıma etkiyen kuvvet ise 741,67N olduğu görülmektedir. Bu durumdan yola çıkarak literatürde de belirtildiği gibi soğutma sıvısı uygulamasının, talaşı kırıp uzaklaştırarak talaş sıkışmasını önlemesi, kesme bölgesinde film tabakası oluşturarak sürtünmeden kaynaklanan aşınmanın/sıvanmasının önüne geçmesi ve kesme bölgesindeki ısının yükselmesini önlemesi gibi olumlu etkileri sayesinde, takım aşınması/sıvanmasının önüne geçtiği söylenebilir [2, 10 ve 13].

8 İlerleme Kuvveti - Ft (N) İlerleme Kuvveti - Ft (N) İlerleme Kuvveti - Ft (N) İlerleme Kuvveti - Ft (N) 16. Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi 1050 eleneksel Soğutma () 1050 eleneksel Soğutma () T1 T2 T3 T4 T9 T10 T11 T12 (a) (b) 1050 Basınçlı avayla Soğutma () 1050 Basınçlı avayla Soğutma () T5 T6 T7 T8 T13 T14 T15 T16 (c) Şekil 3.1. ve alaşımlarının farklı soğutma şartlarında delinmesinde 1. delikten 30. deliğe doğru takımlara etkiyen ilerleme kuvvetlerindeki değişimler. (d) Şekil 3.1 (c) de ise basınçlı hava ile soğutma yöntemi kullanılarak alüminyum alaşımının delinmesinde, kesme parametreleri farklı olan dört farklı kesme için elde edilen veriler gösterilmiştir. Şekil 3.1 (d) de yine basınçlı hava ile soğutma yöntemi kullanılarak bu kez alüminyum alaşımının delinmesinde, aynı işlemler tekrarlanmıştır. Şekil 3.1 de verilen (c) ve (d) grafiklerine bakılarak her sekiz takım için de, geleneksel soğutma yönteminden faklı olarak basınçlı havayla soğutma yönteminde, ilk delikten son deliğe kesme kuvvetlerinde yaklaşık %40-%50 artış olduğu söylenebilir. Basınçlı hava ile soğutmadan beklenilen; talaşın kesme bölgesinden uzaklaşmasını hızlandırarak talaş sıkışmasını önlemesi ve bununla birlikte uzaklaştırılan talaşla ısının bir bölümünü uzaklaştırarak kesme bölgesindeki ısının aşırı artmasını engellemesidir. Fakat basınçlı hava ile soğutmada sürtünmeyi ve talaşın takım yüzeyine yapışmasını engelleyecek soğutma sıvısı

9 İlerleme Kuvveti - Ft (N) İlerleme Kuvveti - Ft (N) 16. Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi kullanılmadığı için, geleneksel soğutmada kesme bölgesinde oluşan film tabakası bu şartlarda söz konusu olmaz. Şekil 3.1 (c) ve (d) de incelenen tüm şartlarda ilk delik ile son delik arasındaki kuvvet artışının sebebi sürtünme ve yapışmadan kaynaklanan takımın kesme bölgesindeki aşınma/sıvanma eğilimine atfedilmiştir. er kesme şartı için tekrarlanan 30 delme deneyinde ölçülen ilerleme kuvveti (F t) değerlerinin aritmetik ortalaması alınarak, 16 farklı kesme şartı için ortalama Ft verileri hesaplanmıştır. Şekil 3.2. (a) ve (b) de ortalama Ft sonuçlarının sırasıyla ilerleme oranı ve kesme hızına göre değişimi grafiklerle verilmiştir İlerleme oranı- f (mm/dev) -eleneksel soğutma AA Basınçlı havaylasoğutma -eleneksel soğutma - Basınçlı havaylasoğutma (a) eleneksel soğutma AA Basınçlı havaylasoğutma -eleneksel soğutma - Basınçlı havaylasoğutma Kesme ızı - Vc (m/dk) (b) Şekil 3.2. İlerleme oranı (a) ve kesme hızına (b) göre ilerleme kuvvetlerindeki değişimler

10 Şekil 3.2 deki grafiklere bakıldığında geleneksel soğutma uygulamasında ölçülen Ft değerlerinin basınçlı hava ile soğutma uygulamasında ölçülen değerlerden yaklaşık %40 oranında daha düşük olduğu görülmektedir. Malzeme faktörünün etkisi incelendiğinde ise alaşımının delinmesinde ölçülen Ft verilerinin alaşımının delinmesinde ölçülen verilerden daha yüksek olduğu görülmektedir. Şekil 3.2 (a) da ilerleme oranının Ft üzerindeki etkisine bakıldığında, artan ilerleme oranının ilerleme kuvvetlerinde genelde artışa sebep olduğu görülmektedir. Şekil 3.2 (b) de ise kesme hızının artması Ft değerini genelde azalttığı görülmektedir. İstisnai olarak her iki malzemede maksimum kesme hızında (175m/dk) kuvvetlerde bir artış görülmüştür. Bunun sebebi, Taguchi deney tasarımına bağlı olarak 150 m/dk kesme hızında 0,10mm/dev ilerleme oranının kullanılmasına karşılık, 175m/dk kesme hızında 0,15 mm/dev ilerleme hızının kullanılmasına atfedilmiştir (Çizelge 2.2). Talaşlı üretimde kesme hızı (V c) ve ilerleme oranının (f) uyumu önemlidir. Bu çalışmada Taguchi deney tasarımı ile deney sayısı belirlendiği için her şartta deney yapılmamıştır. Buna bağlı olarak grafiklerde kesme hızı ve ilerleme oranı birbirinden bağımsız incelenememiştir. Çizelge 3.1 da L16 deney tasarımına göre hesaplanan ilerleme hızı değerleri verilmiştir. Çizelgeye bakıldığında ilerleme oranı ve devir sayısı farklı olsa da ilerleme hızları aynı olan şartlar (T5-T6 ve T13-T14) elde edilmiştir. Çizelge 3.1. Deney tasarımına göre hesaplanan ilerleme hızı (V f) değerleri Deney No T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 Deney No T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 İlerleme oranı f (mm/dev) f3 f4 f1 f2 f4 f3 f2 f1 Devir sayısı n (dev/dk) n1 n2 n3 n4 n1 n2 n3 n4 İlerleme ızı V f (mm/dk) { V f = f x n } Şekil 3.3 de verilen grafiklerde her kesme şartı için tekrarlanan 30 delme deneyinde ölçülen ilerleme kuvveti (F t) değerlerinin aritmetik ortalaması alınarak hesaplanan ortalama F t verilerinin, (a) ve (b) alüminyum alaşımlarının delinmesinde ilerleme hızına göre değişimi verilmiştir. Deney tasarımına bağlı olarak her soğutma şartında farklı kesme hızı-ilerleme oranı kombinasyonları mevcuttur (Çizelge 3.1). Elde edilen 16 farklı kesme 16 farklı takım numarasıyla (T1-T16) ifade edilmiştir.

11 (a) Şekil 3.3. ve malzemelerinin farklı soğutma şartlarında delinmesinde. takımlara etkiyen kuvvetlerin ilerleme hızına göre değişimi (b) Şekil 3.3 deki grafiklerde basınçlı havayla soğutma yönteminde (a) da T5 ve T6 daki, (b) de ise T13 ve T14 deki ilerleme hızlarının aynı olduğu görülür. Bu durum ilgili kesme şartlarında, kesme hızları ve ilerleme oranları farklı olsa da, ilerleme hızlarının aynı çıkmasıyla ilgilidir (Çizelge 2.2 ve Çizelge 3.1). Beklendiği gibi aynı kesme hızında takımların hemen hemen aynı ilerleme kuvvetlerine maruz kaldığı gözlenmiştir. Örneğin ilerleme kuvvetleri, ilerleme hızları aynı olan T5 için 795 N ve T6 için 793 N olarak ölçülmüştür. Diğer kesme şatlarına bakıldığında her iki malzeme ve 16 takım için, artan ilerleme hızları ilerleme kuvvetlerini genelde artırdığı görülmektedir. İstisnai olarak için T4 ve için T12 şartında uygulanan 1050 mm/dk ilerleme hızında ilerleme hızındaki artış ilerleme kuvvetlerini düşürmüştür. Bu durum deney tasarımı ile ilgili olarak için T1 den T4 şartına geçişte, için T9 dan T12 şartına geçişte; kesme hızı 100m/dk dan 175 m/dk ya çıkarken, ilerleme oranının 0,20mm/dev den 0,15mm/dev e düşmesine atfedilmiştir (Bu durum Şekil 3.2 deki grafiklerde açıklanmıştır.). Kesme hızı ve ilerleme oranı grafiklerinde olduğu gibi (Şekil 3.2), ilerleme hızı grafiklerinde de alaşımına kıyasla alaşımının delinmesinde takıma etkiyen kuvvetlerin (özellikle basınçlı havayla soğutma şartlarında) daha yüksek olduğu görülmektedir. Bunun sebebi, alüminyum alaşımının delinmesinde takımın aşınmadan çok sıvanmaya maruz kalacağı beklenmesi ve alaşımının alaşımına oranla daha sünek olmasından dolayı, takıma daha çok sıvanmasından kaynaklandığı düşünülmüştür [6-7].

12 Düşük ilerleme hızlarında geleneksel soğutma yönteminde elde edilen ilerleme kuvvetleri ile basınçlı havayla soğutma yönteminde elde edilen kuvvetler nispeten birbirine yakınken, yüksek ilerleme hızlarında geleneksel soğutma yöntemiyle delik delmede oluşan kuvvetler, basınçlı hava ile soğutmaya göre çok daha düşük olduğu görülmektedir İlerleme Kuvvetleri için Varyans Analizi Deneylerden elde edilen verilere bağlı olarak ortalamalara ait ANOVA sonuçları Çizelge 3.2 ve 3.3 de verilmiştir. Çizelge 3.2. incelendiğinde yapılan varyans analizi sonunda elde edilen malzeme türü (m), soğutma yöntemi (S), ve ilerleme oranı (f) olmak üzere işlem parametrelerine ait P değerleri α değerinden (0,05) küçük çıktığı görülmektedir. Çizelge 3.2. ve için ilerleme kuvveti ile ilgili ANOVA sonuçları Kaynak SD KT' KT KO F P YD Malzeme (m) ,76 0,047 11,83 Soğ. Yönt. (S) ,65 0,000 71,32 Kesme hızı (V c) ,47 0,707 1,49 İlerleme oranı (f) ,88 0,038 12,21 ata ,15 Toplam ,00 SD : Serbeslik derecesi, KT' : Saf kareler toplamı, KT : Kareler toplamı, KO : Kareler ortalaması, YD : Yüzde dağılım, F : Test istatistiği, P : Anlamlılık değeri P<α olduğu için bu işlem parametrelerinin kalite karakteristiği olan ilerleme kuvveti üzerinde anlamlı bir etkiye sahip olduğu yorumu yapılır. YD sütunundan işlem parametrelerinin etki derecelerine bakılacak olursa; ilerleme kuvvetini %71,32 oranla en çok soğutma yönteminin etkilediği görülmektedir. Soğutma yöntemi faktörünü, % 12,21 ile ilerleme oranı ve %11,83 ile malzeme türü faktörü takip etmektedir. İşlem parametreleri arasından kesme hızı faktörüne (V c) ait P değerinin ise 0,707 ile kabul edilebilir hata oranı olan 0,05 den büyük olduğu görülmektedir. Bu durumda kesme hızı faktörünün ilerleme kuvvetleri üzerinde kararsız bir etkiye sahip olduğu sonucu çıkartılabilir. Bilindiği üzere kesme hızının artması kesmeyi kolaylaştırmakta buna bağlı olarak takıma etkiyen kuvvetleri düşürmektedir [12]. Fakat delme işleminde talaş tahliyesi; kesme hızının takıma etkiyen kuvvetler üzerindeki rolünü olumsuz etkilemektedir. Özellikle ilerleme kuvvetleri için, kesme hızının artmasıyla birim zamanda oluşan talaş ve birim alanda sıkışan talaş artmakta; bu durum da, takıma etkiyen yüklerin artmasına sebep olmaktadır. Bundan dolayı kesme hızının artması bir yandan kesmeyi kolaylaştırarak takıma etkiyen kuvvetleri azaltırken, diğer yandan daha fazla talaş sıkışmasıyla takımı zorlamaktadır. Bu ikili etkinin, deney sonuçlarında da gözlenen kararsız etkiye sebep olduğu düşünülmektedir.

13 Aynı analiz ilerleme oranı ve kesme hızı yerine, bu iki parametrenin bir fonksiyonu olan ilerleme hızı parametresi kullanılarak da yapılmıştır. Çizelge 3.3 de sonuçları verilen ANOVA testinde hata oranı (α) yine 0,05 olarak alınmıştır. Testler sonunda elde edilen malzeme türü (m), soğutma yöntemi (S) ve ilerleme hızı (V f) olmak üzere işlem parametrelerine ait tüm P değerleri α değerinden küçük çıkmıştır. P<α olduğu için, işlem parametrelerinin kalite karakteristiği olan ilerleme kuvveti üzerinde anlamlı bir etkiye sahip olduğu yorumu yapılır. Çizelge 3.3. ve için ilerleme kuvveti ile ilgili ANOVA sonuçları Kaynak SD KT' KT KO F P YD Malzeme (m) ,27 0,041 12,74 Soğ. Yönt. (S) ,00 0,000 47,78 İlerleme hızı (V f) ,21 0,000 36,49 ata ,99 Toplam ,00 SD : Serbeslik derecesi, KT' : Saf kareler toplamı, KT : Kareler toplamı, KO : Kareler ortalaması, YD : Yüzde dağılım, F : Test istatistiği, P : Anlamlılık değeri YD sütunundan işlem parametrelerinin etki derecelerine bakılacak olursa; ilerleme kuvvetini %47,78 oranla en çok soğutma yönteminin etkilediği görülmektedir. Soğutma yöntemi faktörünü, % 36,49 ile ilerleme hızı izlemektedir. İşlem parametreleri arasında ilerleme kuvvetlerini en az etkileyen faktörün, %12,74 ile, malzeme türü olduğu görülmektedir. 4. SONUÇ ve alüminyum alaşımlarının delinmesi sürecinde, farklı kesme şartlarında yapılan deneylerde ölçülen ilerleme kuvveti (F t) verileri değerlendirilerek elde edilen sonuçlar aşağıda özetlenmiştir: - Aynı şartlarda gerçekleştirilen 30 delik tekrarı sonunda, geleneksel soğutma yönteminde ilk delikten son deliğe takıma etkiyen kuvvetlerde kayda değer bir değişiklik olmazken, basınçlı hava ile soğutma yönteminde ilk delikten son deliğe takıma etkiyen kuvvetlerde %40- %50 artış gözlenmiştir. - İlerleme kuvvetinin ilerleme oranının artmasıyla genelde arttığı, kesme hızının artmasıyla ise azaldığı görülmüştür. - İlerleme oranı ve kesme hızına bağlı bir parametre olan ilerleme hızına göre takımlardaki kuvvet değişimi irdelendiğinde, ilerleme hızındaki artışın takıma etkiyen ilerleme kuvvetlerini genelde artırdığı görülmüştür.

14 - Kullanılan dört farklı kesme hızı ve ilerleme oranı bazı şartlarda tesadüfi olarak aynı ilerleme hızlarını vermiştir. Yapılan deneylerde ilerleme oranı ve kesme hızları farkı olsa da, ilerleme hızları aynı olan bu şartlarda takıma etkiyen ilerleme kuvvetlerinin birbirine çok yakın olduğu görülmüştür. - Aynı kesme şartlarında geleneksel soğutmada elde edilen ilerleme kuvvetleri basınçlı havayla soğutmada elde edilen kuvvetlerden yaklaşık %40 oranında daha düşük olduğu görülmüştür. Soğutma yönteminin ilerleme kuvvetleri üzerindeki etkisi özellikle yüksek ilerleme hızlarında daha açık gözlenmiştir. Bu hızlarda, geleneksel soğutma yöntemi, ilerleme kuvvetlerinde ciddi düşüşler sağlamıştır. - ile alüminyum alaşımlarında aynı şartlarda elde edilen ilerleme kuvvetleri karşılaştırıldığında, tüm kesme şartlarında alüminyum alaşımının delinmesinde elde edilen ilerleme kuvvetleri, alaşımının delinmesinde elde edilen kuvvetlerden genelde daha düşük olduğu görülmüştür. - Yapılan ANOVA analizinde işlem parametreleri karşılaştırıldığında soğutma yönteminin ilerleme kuvveti üzerindeki etkisinin diğer işlem parametrelerine oranla daha fazla olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre, soğutma yöntemi faktörünü sırasıyla ilerleme hızı ve malzeme türü faktörü izlemiştir. İlerleme hızı yerine kesme hızı ve ilerleme oranı parametreleri kullanılarak yapılan ANOVA analizinde ise bu sırlama; soğutma yöntemi, ilerleme oranı, malzeme türü ve kesme hızı olarak değişmiştir TEŞEKKÜR Bu çalışmanın gerçekleşmesinde 07/ kodlu projeye katkılarından dolayı azi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi ne; ayrıca, desteklerinden dolayı TUSAŞ-Türk avacılık ve Uzay Sanayi ne teşekkür ederiz. KAYNAKÇA 1. Dhar, N.R., Ahmed, N.T., Islam, S., (2007), An experimental investigation on effect of minimum quantity lubrication in machining AISI 1040 steel, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 47, Şeker, U., (2000), Talaşlı İmalatta Takım Tasarımı,.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Ders Notları, 39-45, Ankara. 3. Akkurt, M.: (1998), Talaş Kaldırma Yöntemleri ve Takım Tezgahları, Birsen Yayınevi, Ankara, Türkiye, 23-90, ,.

15 4. Tonshoff,.L., Spintig, W., Konig, W., Neises, A., (1994), Machining of oles Developments in Drilling Techonolgy, Annals of the CIRP, 43 (2): Çakır, A., (2009), "Al 7075 ve Al 6013 Alüminyum Alaşımlarının Delme Operasyonları Esnasındaki Kesme Parametrelerinin İncelenmesi, Yüksek lisans Tezi, azi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,. 6. Erdoğan, M., Demir Dışı Alaşımlar, Mühendislik Alaşımlarının Yapı ve Özellikleri, Cilt1 7. Mills, B., Redford., A.., (1983), Mechanibility of Engineering Metarials NewYork, USA. 8. Sreejith, P.S., (2008), "Machining of 6061 aluminium alloy with MMS, dry and flooded lubricant conditions", Materials Letters Vol.62, No Kelly, J.F., Cotterell, M.., (2002) Minimal lubrication machining of aluminium alloys, Journal of Materials Processing Technology, 120: Braga, D.U., Diniz, A.E., Miranda,.W.A., Coppini, N.L., (2002) "Using a minimum quantity of lubricant (MQL) and a diamond coated tool in the drilling of aluminum silicon alloys", Journal of Materials Processing Technology, Volume 122, Issue 1, Pages ,. 11. Kuan-Ming Li, (2010), Shih-Yen Chou, "Experimental evaluation of minimum quantity lubrication in near micro-milling", Journal of Materials Processing Technology, Vol.210, No Trent, E.M., (1989), Metal cutting, Butterworths Press, London,