Alüminyum Esaslı T/M Malzemelerin Tel Elektro Erozyon Tezgahında İşlenebilirliklerinin Araştırılması

Transkript

1 6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), May 2011, Elazığ, Turkey Alüminyum Esaslı T/M Malzemelerin Tel Elektro Erozyon Tezgahında İşlenebilirliklerinin Araştırılması E.Yurtkuran 1, G.Sur 2, H.Gürün 3, H.Çinici 3, R.Polat 2 1 Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük/Türkiye, yurtkuranemre@gmail.com 2 Karabük Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Karabük/Türkiye, gokhansur@karabuk.edu.tr, refikpolat@karabuk.edu.tr 3 Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Ankara/Türkiye, hgurun@gazi.edu.tr, hcinici@gazi.edu.tr The Investigation of Machinability of Aluminum-Based P/M Materials inwire EDM Machine Abstract In this paper, machinability of aluminum based materials produced via powder metallurgy (P/M) with wire electrode erosion method was investigated. Aluminum based P/M materials including of Cu, Mg alloys in specific rates were produced. Afterwards, two different test samples were obtained at the end of sintering process under argon gases atmosphere. Obtained samples were cut in a wire electric discharge machine. The Puls OFF duration adjustment parameter and wire electrode feed rate were specified as variables for every material group produced. Surface roughness was evaluated at the cutting surface of wire electrode and the effect of alloys and reinforcement elements were analyzed. Comparisons were made between hardness values on the cutting surfaces and hardness of sample material itself. Additionally weight loss occurred in wire electrode was evaluated with a scale and wear amount of wire electrode was determined. The microstructure changes on the cutting surface were photographed. Obtained results were presented and discussed in graphic forms. Keywords Wire EDM, powder metallurgy, hardness and microstructure, macninability Ç I. GİRİŞ eşitli mühendislik uygulamalarında (otomotiv, uzay, denizcilik, demiryolu taşımacılığı vs.) toz metal (T/M) malzemelerin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Özellikle T/M malzemelerin kullanım yerine özgü, istenilen fiziki ve dayanım özelliklerinde üretilebilmeleri, yaygın kullanım alanlarının artmasını sağlamaktadır. Alüminyum (Al) esaslı T/M malzemeler ise birim ağırlıktaki yüksek mukavemet, iyi yüzey kalitesi, aşınma ve korozyona karşı direnç gibi üstün özelliklerinden dolayı, makine ve otomobil endüstrisinde kullanılmaktadırlar. Malzeme fire sarfiyatı fazla olan döküm, ekstrüzyon ve talaşlı imalat yöntemlerine göre T/M yöntemi, fire azlığı ile sağladığı ekonomikliğinin yanı sıra, üstün dayanım özellikleri ile uzun kullanım ömürlü olmaları nedeniyle tercih edilmektedirler [1-4]. T/M malzemelerin avantajları arasında yer alan, parçanın üretim sonrasında talaşlı imalata ya hiç ya da çok az gereksinimi, T/M malzemelerin işlenebilirliklerinin araştırılmasında engel teşkil etmemektedir. Karmaşık geometrili veya üzerinde ince cidarlı kısım ya da çok küçük pim, feder ve delikler bulunan parçalar, T/M yönteminde üretim işlem basamakları arasındaki geçişlerde zarar görmekte ve firenin artmasına neden olmaktadır. Ayrıca parçada olması elzem, çok hassas yüzey pürüzlülüğü değeri, ölçü, konum ve geometrik toleransların varlığı talaşlı imalatı kaçınılmaz kılmaktadır. Bu iki nedenin var olduğu parçalarda, ürün işlem parametreleri hassaslaşmakta, toz boyutları küçülmekte ve kullanılan kalıp, kimyasallar ve ekipmanlar daha da maliyet yönünden daha yüksek değerlere ulaşmaktadır. Bu nedenle birim parça üretim zamanı ve maliyeti artmakta fire ise fazlalaşmaktadır. Bu gibi sebeplerin azaltılmasında en etkili yöntem ise T/M malzeme üretiminde zor ve zahmetli olan kısımların, talaşlı imalatla işleme gibi ikincil şekillendirme yöntemlerine bırakılmasıdır. Bu noktada klasik işleme yöntemlerine (torna, freze, matkapla delme, vb.) kıyasla, hassas konum ve geometrik toleranslarla, iyi yüzey pürüzlülük değerleri sunan ve daha dar ölçü toleranslarında, malzeme içyapısında iç gerilmelerin oluşmasına daha az etki eden işleme tekniği olan tel elektro erozyon yöntemi akla gelmektedir [2-5]. Tel elektro erozyon (WEDM) tezgahları üzerinden akım geçen bir tel yardımıyla dielektrik sıvı içerisinde talaş kaldıran bilgisayar kontrollü tezgahlardır. Bu tezgahlarda elektrik iletkenliği olan bütün malzemelerin işlenmesi mümkündür. Tel elektro erozyon ile işleme tekniğinin başarısını, geleneksel metotlarla işlenmeyen metallerin kolay işlenmesine atfetmek mümkündür [5]. Günümüzde kalıpçılık endüstrisinde yaygın olarak kullanılan tel elektro erozyon tezgahları, kalıp elemanlarının ısıl işlem gördükten sonra işlenebilmesini sağlamaları, yüksek hızlarda ayna ve is parçasının dönme tehlikesi, keskin talaşların oluşması ve büyük freze çakılarının kullanımı söz konusu olmadığından güvenli isleme yöntemlerinden biri olması, iş parçalarının geometrik yapıları, kesme hızını etkilemediğinden, hassas ve kompleks parçalar üreten kalıpların yapımında kullanılan kalıp elemanlarının kolay ve kısa sürede imal edilmesine imkan sağlaması ve işleme esnasında iş parçası üzerine kuvvet etki etmediğinden, küçük ve nazik parçalar son derece hassas, çarpılmamış ve çapaksız olarak üretilmesi gibi özeliklerinden dolayı tercih 186

2 E. Yurtkuran, G. Sur, H. Gürün, H. Cinici, R. Polat edilmektedir [6-8]. Bununla birlikte WEDM işlemi klasik yöntemlerden (torna, freze, vb.) daha çok sayıda parametreye bağlı bir işlemdir. İmalatçılar WEDM tezgahları için üretici firmalar tarafından önerilen parametrelere ve kendi tecrübelerine dayanarak işleme yapmaktadırlar. Konuyla ilgili çalışan araştırmacılardan, Prakash ve Ranganath, farklı iş parçası kalınlıklarının yüzey pürüzlülüğüne etkilerini araştırmışlardır [9]. Gökler ve Ozangözü tel ilerleme hızı ve dielektrik sıvı basıncını tüm deneylerde sabit tutarak diğer kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkilerini deneysel olarak incelemişlerdir [10]. Yan ve Lai, WEDM işlemi sonrasında kesilen yüzeyde oluşan tabakanın ve yüzey pürüzlülük değerlerinin azaltılmasına yönelik yeni bir güç kaynağı geliştirmişlerdir [11]. Huang ve diğerleri, tel elektro erozyon tezgahında işleme performansı üzerine çalışmışlardır. Bu çalışmaya göre puls süresi arttıkça yüzey pürüzlülüğü de artmaktadır [12]. Han ve diğerleri beş farklı malzeme (Alüminyum, çelik, alaşımlı çelik ve sementit karbür alaşımları) üzerinde işleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkilerini araştırmışlardır. Malzemeler içerisinde en yüksek yüzey pürüzlülüğü değerlerini alüminyum malzemelerde ölçmüşlerdir [13]. Tosun ve Coğun, tel elektrotta meydana gelen aşınmaları işlem parametrelerinin değişimine bağlı olarak incelemişlerdir [14]. Rozenek ve diğerleri, çalışmalarında metal matrisli kompozit malzeme kullanmışlar ve işlem parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisini araştırmışlardır [15]. Çaydaş ve Hasçalık, çalışmalarında tel elektro erozyon yönteminde dielektrik sıvı sirkülasyon basıncı, puls süresi, gerilim ve tel ilerleme hızı parametrelerine bağlı olarak alüminyum alaşımının yüzey pürüzlülüğü ve mikroyapı değişimi incelemişlerdir [16]. Hargrove ve Ding, is parçası yüzeyi üzerindeki sıcaklıktan etkilenmiş kalınlıkların puls süresi ve boşalım voltajını incelemişlerdir [17]. Aspinwal ve arkadaşları, Ti-6Al-4V ve Inconel 718 malzemesi iki farklı tezgahta isleyerek yüzey pürüzlülüğü ve oluşan yeni tabaka kalınlığını karşılaştırmışlardır [18]. Ay ve Aydoğdu, tel elektro erozyon işleminde kesme parametrelerinin parçanın boyut ve şekil toleranslarına etkisi araştırmışlardır [19]. Araştırmacıların çalışmaları incelendiğinde çalışmaların kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü değerleri ve kesilen malzeme üzerindeki etkileri üzerinde yoğunlaştıkları görülmektedir [9-18]. Fakat literatürde puls ara süresi ayar (MA) parametresinin incelenmesi üzerine çok fazla çalışma bulunmamaktadır. Bunun dışında zaten halihazırda tezgah üreticilerinin klasik malzemeler için en uygun işleme şartlarını (yüzey pürüzlülüğü, maliyet, vb.) içeren kılavuzları bulunmaktadır. Ancak klasik malzeme türlerinden farklı özelliklerdeki malzemelerin işlenmesindeki en uygun parametrelerin belirlenmesi üzerine de yeterince çalışma bulunmadığı tespit edilmiştir. Bu çalışmayı literatürdeki diğer çalışmalardan farklı kılan etken, deneylerde kullanılan malzemelerin diğer klasik malzeme türlerine kıyasla kendine özgü özelliklerinin bulunması ve işleme parametrelerinin MA ve tel ilerleme hızı (WS) açısından incelenmesidir. İncelenen literatür ışığında, üretimi gerçekleştirilen malzemelere WS ve MA parametrelerine bağlı, yüzey pürüzlülüğü ve tel aşınmaları açısından en uygun işleme parametrelerinin belirlenmesi amacıyla bir dizi deneysel çalışma yapılmıştır. Deneysel sonuçlardan elde edilen veriler yardımıyla grafikler oluşturulmuş, üretilen malzemeler için en uygun işleme parametreleri seçilen değişkenlere bağlı belirlenmiştir. II. MATERYAL VE METOD Deneysel çalışmalar, T/M malzeme üretimi, numunelerin tel elektro erozyonda kesimi, mikroyapı incelemesi, mikrosertlik incelemesi, tel elektrodun ağırlık kaybının tespiti ve yüzey pürüzlülük değeri ölçümleri olmak üzere altı aşamadan oluşmaktadır. A. T/M Deney Malzemeleri ve Üretimi Deneylerde izostatik presleme ve sinterleme ile üretilmiş Al esaslı T/M malzemeler kullanılmıştır. T/M malzeme üretiminde Ecta firmasının ürettiği, ortalama tane büyüklükleri <200 m altı olan, % 99,7 saflıkta alüminyum tozu ile Alumix 231 kodlu (Al-14.9Si-2.4Cu-0.55Mg) tozlar kullanılmıştır. Tozlara ait kimyasal içerik ve yüzde oranları Tablo 1 de görüldüğü gibidir. Tablo 1: T/M malzeme üretiminde kullanılan toz malzemeler ve bileşim özellikleri Malz. Kodu Toz Yüzde Hacim Oranı Toz Alaşım Elemanı % 100 Al Saf Al (%99,7) % 2,4 Cu + % 14,9 Si + % 0,55 Mg + % 82,15 Al Saf Al + Cu + Si + Mg T/M numunelerin üretilmesine alaşım elementleri tozlarının ağırlık oranlarına göre tartılması ile başlanmıştır. Bu işlem 1/10000 gr hassasiyetine sahip hassas terazi ile yapılmıştır. Bu aşamayı takiben tozları homojen olarak karıştırma işlemine geçilmiştir. Tozların karıştırılma işlemleri Turbula adlı cihazda, homojen karışımı sağlamak amacıyla 30 dakika süreyle ve 60 dev/dak da yapılmıştır. Her karıştırma işleminde karıştırıcı hazne içerisine 100 gr karışım toz yüklenmiştir. Numune üretiminde ikinci aşama, karışım tozlarının preslenmesidir. İşlem Şekil 1 de şematik görünümü verilmiş tek yönlü presleme kalıbında 375 MPa presleme basıncında gerçekleştirilmiştir. 1) Üst zımba 2) Sert iç kalıp 3) Numune 4) Alt zımba Şekil 1: Tek yönlü presleme kalıbının şematik görünümü Tartma, karıştırma ve presleme işleminin ardından 40 x 20 x 10 mm boyutlarında hacim kazanan numunelere mukavemet kazandırma aşamasına geçilmiştir. Numuneler SFL marka 1200 C kapasiteli tüp fırında, argon (Ar) gazı koruyucu atmosfer ortamında sinterlenmiştir. Sinterleme işlemi, 410 C de 1 saat yağlayıcı uçurma (% 1,5 Amidwax) ve devamında da 1 saat süreyle 600 C de sinterleme ısıl 187

3 Alüminyum Esaslı T/M Malzemelerin Tel Elektro Erozyon Tezgahında İşlenebilirliklerinin Araştırılması işleminden oluşmaktadır. Bu işlemlerin devamında numuneler fırın içerisinde kontrollü olarak soğutulmuştur. Üretimi tamamlanan T/M malzemelerin Arşimet prensibine göre özgül ağırlıkları tespit edilmiştir. kodlu malzeme 2,56 gr/cm 3, kodlu malzeme ise 2,67 gr/cm 3 özgül ağırlık değerindedir. WEDM işlemine geçmeden önce üretilen malzemelerden alınan numuneler metalografik işlemlerden geçirilerek mikro yapı özellikleri incelenmiştir. İncelemeye ait mikroyapı görüntüleri Şekil 2 de sunulmuştur. kıvılcımın kapalı kalma süresi ayarlayan OFF parametresinin ölçek faktörü belirtilmektedir [20]. Örneğin, MA değeri 22 ise eğer bir problem belirlenirse kesme duyarlılığı oldukça düşük olduğundan puls ara süresi abartılı olarak değiştirilemez. Fakat MA değeri 89 olursa, duyarlılık çok yüksek olacaktır. Eğer bir problem belirlenirse, puls ara süresi problem çözülünceye kadar artırılabilmektedir [21]. Deneylerde kullanılan parametreler Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2: Deneylerde kullanılan parametreler ON OFF IP HP MA SV V SF C WS (a) (b) Şekil 2: Üretilen malzemelere ait mikroyapı görüntüleri; (a), (b) B. Tel Elektro Erozyon Tezgahı ve İşleme Parametreleri Deneyler CNC kontrollü, 3 eksenli ve 0,001 mm hassasiyetine sahip Fine Sodick Apt II A marka Tel Elektro Erozyon tezgahında gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda puls süresi (ON), puls ara süresi (OFF) yardımcı güç kaynağı devresi (HP), ana güç kaynağı maksimum akımı (IP), ana güç kaynağı voltajı (V) gerilim, dielektrik sıvı basıncı ve tel gerginliği (WT) sabit tutulmuştur. Her bir malzeme grubu için tel ilerleme hızı (WS) ile puls ara süresi ayarı (MA) değişken olarak tayin edilmiştir. MA parametresi kesme işleminin sağlıklı bir şekilde yürütülebilmesi için gerekli bir parametredir. M ve A adreslerine girilen ayrı ayrı kademe değerleriyle (0 ile 9) kıvılcımla aşındırmada kullanılan ana akım ve volt değerlerinin etki sürelerinin ince ayarı yapılmaktadır. M değerine girilen değer, kesme kararlılığını ifade etmektedir. A adresine girilen değerler ise, kararsız işleme esnasında kıvılcımın şarj (bekleme) süresini ayarlamaktadır. A adresine girilen değerin artırılması kararlı ve tel kırılması olmaksızın yapılan bir işlemeyi sağlamaktadır. Ayrıca, A adresine girilen değer ile karasız işleme esnasında Tablo 2 de yer alan parametrelere göre ilk deney grubunda her iki malzeme için tel ilerleme hızları (WS) değişken olarak tayin edilmiştir. Ölçülen ortalama yüzey pürüzlülüğü sonuçlarına göre en ideal değeri veren 6 kademesinde ise puls ara süresi ayarı (MA) değişken olarak tayin edilmiş ve dört farklı değer (17, 26, 29, 99) almıştır. C. Metalografik İşlemler ve Mikrosertlik Ölçüm Cihazı Kesilen numunelerin yüzeylerinde meydana gelen yapısal değişikliklerin gözlenebilmesi amacıyla bir dizi metalografik işleme tabi tutulmuştur. Tel elektro erozyon ile kesilen yüzeye komşu bir yüzey Şekil 3 teki gibi silikon kalıp içerisinde şeffaf reçineye gömülmüştür. Sonrasında numuneler metalografik numune hazırlama işlemlerine tabi tutulmuş ve elmas pasta içeren keçe ile parlatılmıştır. Optik mikroskopla inceleme öncesinde % 2 Nital çözeltisi (Keller) ile dağlanmıştır. Dağlama işlemi sonrasında numunelerin mikroyapı özellikleri Leica marka optik mikroskop ile incelenmiştir. Şekil 3: Şeffaf reçineye alma işlemi tamamlanmış numuneler Numunelerin mikrosertlik ölçümleri SHIMADZU marka mikrosertlik ölçüm cihazı ile 50 (gf) yük altında gerçekleştirilmiştir. Ölçümler tel elektro erozyon kesiminden etkilen kenarın enine kesiti boyunca Şekil 4 de görüldüğü gibi yapılmıştır. Orta kısımlardan yapılan ölçümlerde ölçülen 188

4 E. Yurtkuran, G. Sur, H. Gürün, H. Cinici, R. Polat değerlerin ana matris sertliğiyle örtüşmesine dikkat edilmiştir. Bu şekilde etkilenen bölgedeki sertliğin değişimi incelenmiştir. 20 µm Kesme sonrasında oluşan tabaka C Şekil 5: malzemesinin kesilen yüzeye dik mikroyapı görüntüsü Şekil 4: Mikrosertlik ölçüm konumlarının şematik gösterimi A; Parlatılan ve ölçümlerin gerçekleştirildiği yüzey B; Tel elektro erozyon yöntemi ile kesilen ortak yüzeyler C; Mikrosertlik ölçüm noktaları D. Yüzey Pürüzlülüğü ve Ağırlık Ölçümleri Kesilen yüzeyin pürüzlülük değerleri ise TIME TR 200 dokunmalı (iğneli) yüzey pürüzlülüğü test cihazı ile yapılmıştır. Kesme işlemini gerçekleştiren tel elektrotta meydana gelen ağırlık kaybı 1/10000 hassasiyetli Precisa marka hassas terazi kullanılmıştır. Her bir deney sonucunda kullanılan tel elektrottan 1 m lik numuneler alınarak tartılmıştır. Kesim yapmamış tel elektrotun ağırlığı 0,4 gr dır İşleme sonrası tel ağırlık kaybı Eşitlik 1 de sunulan formülle tespit edilmiştir. TAK=[(KTA İKTA) * 1000] (1) Eşitlikte TAK; tel ağırlık kaybı, KTA; kullanılmamış tel ağırlığı, İKTA; işlemede kullanılmış tel ağırlığını ifade etmektedir ile çarpılmasındaki amaç ise sonucun Miligram (mg) cinsinden ifade edilmesi içindir. Böylece kesme işlemi esnasında tel elektrot üzerinde meydana gelen aşınma tel ağırlığından yola çıkılarak tespit edilmiştir. Elde edilen ağırlık kaybı verilerine WS ve MA parametrelerinin değişimleri ile alaşım elementlerin etkisi incelenmiştir. III. DENEYSEL ÇALIŞMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA A. Mikroyapı ve Mikrosertlik İncelemesi Kesilen yüzeylere dik yüzeylerden alınan mikroyapı görüntülerinde yüzeylerde çatlak ve anayapıdan farklı tabaka tespit edilmiştir. Fakat bu farklı tabaka bütün numunelerde belirgin değildir (Şekil 5). Belirgin olmamasının sebebi malzemelerin Al esaslı olmasına ve alüminyumun ısıl iletiminin yüksek olmasına bağlanmıştır. Şekil 5 te bütün deneysel çalışmalara örnek teşkil eden malzemesinin kesilen yüzeye dik mikroyapı görüntüsü verilmiştir. Ayrıca kesilen yüzeylerle malzemenin anayapı sertlikleri ölçülmüş olup yapılan değerlendirme sonucunda kesme işlemine muhatap olan kenar sertlikleri ile malzemenin kendi sertliği arasında önemli derecede farkların bulunmadığı tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara örnek teşkil edecek değerler Tablo 3 te verilmiştir. Tablo 3: Kesilen yüzeye dik yüzeyden alınan mikrosertlik değerleri Parametre WS: 6 / MA: 17 WS: 6 / MA: 99 WS: 6 / MA: 17 WS: 6 / MA: 99 Ölçüm Bölgesi Sertlik Değeri (HV) Orta 43,1 Kenar 44,3 Orta 43,1 Kenar 43,4 Orta 32,8 Kenar 34,6 Orta 32,8 Kenar 33,5 Yüzeylerde meydana gelen bu yapı ve sertlik değişimlerinin düşük ve değerlerden görüldüğü üzere önemli derecede gerçekleşmemesi malzemelerin alüminyum esaslı olmalarına ve alüminyumun ısıl iletkenliğinin yüksek olmasına atfedilmiştir B. Tel İlerleme Hızı ve Puls Ara Süresi Parametrelerine Bağlı Yüzey Pürüzlülüğü Ölçüm Sonuçları Kesim işlemi sonrasında öncelikle tel ilerleme hızına bağlı yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür (Şekil 6). Yapılan ölçüm sonucunda her iki T/M malzeme için en düşük ortalama yüzey pürüzlülük değerlerinin ölçüldüğü tel ilerleme hızı kademesinde MA değişimine bağlı ortalama yüzey pürüzlülüğü değerleri ölçülmüştür (Şekil 7). Elde edilen veriler ışığında hem değişen parametreler (WS ve MA) hem de alaşım elementinin ortalama yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkileri yorumlanmıştır. 189

5 Ort. Yüzey Pürüzlülüğü (Ra), µm Ort. Yüzey Pürüzlülüğü (Ra), µm Alüminyum Esaslı T/M Malzemelerin Tel Elektro Erozyon Tezgahında İşlenebilirliklerinin Araştırılması 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1, Tel İlerleme Hızı Kademesi (WS) Şekil 6: Tel İlerleme Hızının Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi Şekil 6 incelendiğinde tel ilerleme hızının artmasıyla birlikte her iki malzemenin ortalama yüzey pürüzlülük değerlerinin düşme eğiliminde olduğu görülmektedir. İncelenen parametreler arasında tel hızı 6 kademesi, bu T/M malzemeler için en ideal ortalama yüzey pürüzlülüğünü vermiştir. Bu parametrede iki malzemenin ortalama yüzey pürüzlülüğü değerleri arasındaki fark % 83 dolaylarındadır. Oluşan bu farkın malzemesinin yapısında bulunan Si elementinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Mg ve Cu elementlerine göre daha az elektrik iletkenliğine sahip Si elementi yarı iletken olarak bilinmektedir. Ayrıca T/M malzemesinin mikroyapı görüntülerinde parçacık kopmalarına rastlanmış kopma sonucunda oluşan çukurların da yüzey pürüzlülük değerlerini olumsuz etkilediği düşünülmektedir. Grafik tel elektrot maliyeti açısından değerlendirilirse 3 ve 6 kademelerinde ölçülen ortalama yüzey pürüzlülük değerlerinin birbirine yakın çıkması tel elektrot maliyeti açısından 3 kademesinin tercih edilmesini mantıklı kılmaktadır. Fakat düşen tel ilerleme hızı ile birlikte elektrot üzerinde oluşan kraterlerin üst üste ve birbirlerine yakın oluşmasından dolayı, tel kopmalarının daha çok yaşanacağı göz ardı edilmemelidir. Şekil 6 da yer alan grafikten çıkarılan en uygun tel ilerleme hızı kademesi olan 6 kademesinde MA değişimine bağlı ortalama yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür. Ölçülen bu değerler Şekil 7 de sunulmuştur. 7,0 6,0 Şekil 7 de yer alan grafikten tel ilerleme hızı 6 kademesinde artan MA değerlerine karşı, malzemelerin sergiledikleri davranışın benzer olduğu görülmektedir. MA nın 29 değerinden 99 parametresine geçişte ortalama yüzey pürüzlüğü değerlerindeki düşüş ivmelenmektedir. Bu durum 99 parametresinin daha kararlı bir kesme yapılmasını sağlamasına bağlanmıştır. Grafikten MA parametrelerinin değişmesiyle her bir malzeme için ortalama yüzey pürüzlülüğü değerinin de olumlu ve ya olumsuz yönde değiştiği görülmektedir. Fakat bu değişiklik ortalama yüzey pürüzlülük değerleri arasındaki fark dikkate alınırsa MA parametrelerinin malzemenin kimyasal yapısına nispeten daha az etkili olduğu söylenebilir. C. Tel Elektrot Ağırlık Kaybı Sonuçları Kesim işlemi sonrasında tel elektrotlarda meydana gelen ağırlık kayıplarından yola çıkılarak tel ilerleme hızına bağlı olarak meydana gelen aşınmalar yorumlanmıştır (Şekil 8). Tel Ağırlık Kaybı, mg 13,0 11,0 9,0 7,0 5,0 3,0 1, Tel İlerleme Hızı Kademesi (WS) Şekil 8: Tel İlerleme Hızının Tel Elektrot Ağırlık Kaybına Etkisi Şekil 8 incelendiğinde tel ilerleme hızı arttıkça ağırlık kayıplarının düştüğü görülmektedir. Artan tel hızı ile birlikte birim tel boyuna gelen kıvılcım miktarı azalacağından ve bu azalma sonucunda da tel elektrot üzerinde oluşan kraterler daha geniş alana yayılacağından ağırlık kayıplarının düşmesi mantıklı bulunmuştur. 5,0 4,0 3,0 2,0 1, Puls Ara Süresi, (MA) Şekil 7: Puls ara süresi ayar parametresinin yüzey pürüzlülüğüne etkisi IV. SONUÇLAR Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen verilerin yorumlanması ile aşağıdaki sonuçlar çıkarılmıştır. 1) Tel elektro erozyon ile kesilen numunelerde işlem sonucunda, yüzey sertliğinin arttığı tespit edilmiştir. Fakat bu artış numunelerin iç kesimlerine kıyasla dikkate değer bir farklılık sergilememektedir. Bu sonuç numunelerin alüminyum esaslı olmasına ve alüminyumun ısı iletiminin yüksek olmasına bağlanmıştır. Literatür incelemesi sonucunda da araştırmacıların bu tabakayı tespit ettikleri ve kalınlığının 190

6 E. Yurtkuran, G. Sur, H. Gürün, H. Cinici, R. Polat malzeme türüne göre farklılık gösterdiği tespit edilmiştir [11, 16, 18, 22, 23]. 2) Tel ilerleme hızlarının artmasıyla birlikte her iki malzemenin ortalama yüzey pürüzlülük değerleri düşme eğilimindedir. Bu düşüş hızı malzemesi için malzemesine nispeten yüksek değerlerdedir. Bu durum malzemenin kimyasal yapısının WEDM parametrelerine göre daha önemli olduğunu göstermektedir. 3) İki malzemenin yüzey pürüzlülük değerleri arasındaki farkın malzemesi içerisinde bulunan ve yarı iletken olan Si elementinin varlığından ve nispeten de kesme işlemi sırasında T/M malzemesinden partikül kopmaları sonucu oluşan çukurların yüzey pürüzlülük değerlerini artırdığı tespit edilmiştir. 4) MA parametresinin kararlı hale gelmesi yüzey pürüzlülük değerleri açısından olumlu etkisi bulunmaktadır. Bu etki 29 ~ 99 parametreleri arasında açıkça görülmektedir. 5) Bu çalışmada incelenen parametrelerden (WS, MA, ve alaşım elementi katkısı) elde edilen veriler ışığında ortalama yüzey pürüzlülük değerlerine etkileri önem sırasına göre sıralandığında; en önemli parametrenin malzemenin kimyasal yapısı olduğu, sonrasında ise tel hızı ve MA parametresinin geldiği tespit edilmiştir. 6) Artan tel ilerleme hızı ile birlikte malzemeleri kesen tel elektrotlardaki ağırlık kayıpları da düşmektedir. Bu düşüşün kaynağı kesme işlemi esnasında meydana gelen kraterlerin arasındaki mesafenin artmasıdır. Bu şekilde birim mesafedeki krater sayısı az olacağından ağırlık kayıpları da tel ilerleme hızı arttıkça düşmektedir. 7) Ortalama yüzey pürüzlülüğüne etki eden değişkenlerin başında gelen malzeme kimyasal yapısının, tel ağırlık kayıpları açısından, tel ilerleme hızına kıyasla daha az etkili bir parametre olduğu tespit edilmiştir. TEŞEKKÜR Deneysel çalışmalarımıza desteklerini esirgemeyen Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi ve Metal Eğitimi Bölüm Başkanlıklarına teşekkürlerimizi sunarız. KAYNAKLAR [7] Özdur, Z., Cnc Tel Erozyon Tezgahında İşleme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü, İşleme Hızı ve Ölçü Tamlığı Etkilerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara: [8] Güllü, A., Poyrazoğlu, O., Güldaş, A., Şentürk, A., Tel Elektro Erozyon ile İşleme Tekniği, Endüstriyel Teknoloji Dergisi, 2(1). pp ,1996. [9] Prakash C. P. S. and Ranganath B. J., Influence of machining parameters in WEDM for different workpiece thickness, Journal of Applied Engineering Research, 3(8). pp , [10] Gökler M.İ., Ozangözü A.M., Experimental investigation of effect of cutting parameters on surface roughness in WEDM process, Journal of Machine Tools and Manufacture, 40. pp , [11] Yan M. and Lai Y., Surface quality improvement of wire-edm using a fine-finish power supply, Journal of Machine Tools & Manufacture, 47. pp , [12] Huang J.T., Liao Y.S. and Hsue W.J., Determination of Finish-Cutting Operation Number and Machining Parameters Setting in Wire Electrical Discharge Machining, Journal of Materials Processing Technology, 87. pp , [13] Han F., Jiang J., and Yu D., Influence of machining parameters on surface rougnes in finish cut of WEDM International Journal Advanced Manufacturing Technology, 34. pp , [14] Tosun, N., and Coğun, C., An investigation on Wire Wear in WEDM, Journal of Materials Processing Technology, 134. pp , [15] Rozenek, M., Kozak, J., Dobrovwki, L. and Lubkovwki K., Electrical Discharge Machining Characteristis of Metal Matrix Composites, Journal of Materials Processing Technology, 109. pp , [16] Hasçalık A., Çaydaş U., Tel Erozyon Yönteminde İşleme Parametrelerinin Alüminyum Alaşımının Yüzey Yapısına Etkisi Politeknik Dergisi, 7(1). pp , [17] Hargrove, S.K., Ding, D., Determining cutting parameters in wire EDM based on workpiece surface temperature distribution International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 34. pp , [18] Aspinwall, D.K., Soon, S.L., Berrisford, A.E., Walder, G., Workpiece surface roughness and integrity after WEDM of Ti-6Al-4V and Inconel 718 using minimum damage generator technology, CIRP Annals- Manufacturing Technology, 57. pp , [19] Ay M., Aydoğdu D., Tel Erozyonda Kesme Parametrelerinin Parçanın Boyut Ölçüsüne Etkilerinin Deneysel İncelenmesi Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 7(3). pp , [20] Özdemir, A., Türker, M., Karataş, Ç., Güllü, A. K., MA 956 Süperalaşım Malzemesi İçin Tel Erozyonda İşleme Parametrelerinin Ön Tayini, Gazi Üniversitesi, Politeknik Dergisi, 4. pp. 7-14, [21] Tosun, N., Tel Erozyon Tezgahında Tel Aşınmasının ve Yüzey Pürüzlülüğünün Deneysel Olarak İncelenmesi ve Modellenmesi, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ: [22] Huang C. A., Shih C. L., Li K.C. and Chang Y., The surface alloying behavior of martensitic stainless steel cut with wire electrical discharge machine, Applied Surface Science, 252. pp , [23] Yurtkuran E., T/M ile Üretilmiş Alüminyum Esaslı Malzemelerin Alaşım Elementleri ve Takviye Elemanı İçermelerine Bağlı Tel Erozyonda İşlenebilirliklerinin Araştırılması, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Y.Lisans Tezi, Karabük: [1] Chan, R.W., Haasen, P., Kramer, E.J., Structure and properties of composites, Materials Science and Technology, 13. pp.1 339, [2] Groover, M.P., Fundamentals of modern manufacturing, Prentice- Hall Inc., pp , USA: [3] Jacobs, A. J., Kilduff, T. F., Engineering Materials Technology: Structure, Processing, Properties and Selection, 5. Edition, Prentice- Hall Inc., pp , USA: [4] Hiçyılmaz, N., Toz Metalurjisi Yöntemi İle Elde Edilen Seramik Tanecik Destekleyicili Al Esaslı Kompozit Malzemelerin Aşınma Özellikleri, Gazi Üniversitesi, Y.Lisans Tezi, 137, Ankara: [5] Poyrazoğlu, O., Elektriksel Kıvılcımla Aşındırma Metodu ile İşleme EDM Elektro Erozyon Tekniği, TEKEV, Teknik Eğitim Vakfı yayınları, 7, Ankara: [6] Doğan, M., Inconel 718 Malzemesinin Tel Erozyon Tezgâhında İslenmesinde Kesme Parametrelerinin Kesme Performansına Etkisinin Deneysel Analizi ve Optimum Parametrelerin Tayini, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul: