Orjinal Matkap Geometrisinde Delme Performansının Sonlu Elemanlar Yontemi ile Doğrulanması

Benzer belgeler
ORTOGONAL METAL KESME BENZETİMLERİNDE KULLANILAN MALZEME VE SÜRTÜNME MODELLERİNİN KESME KUVVETLERİNE ETKİSİ

ORTAGONAL KESME İŞLEMİNDE KESİCİ TAKIM KAPLAMA MALZEMESİNİN TALAŞ KAYMA AÇISI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN MODELLENMESİ

Anahtar Kelimeler: Östenitik paslanmaz çelik, Kesme kuvveti, Sonlu elemanlar metodu.

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

İmalat Süreçlerinde Kesme Kuvvetlerinin Belirlenmesi Dinomometre Tasarımı ve İmalatı

DENEY 2 KESME HIZININ YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

TORNALAMA İŞLEMİ PARAMETRELERİNİN DENEYSEL VE NÜMERİK ÇALIŞMALARLA İNCELENMESİ

SAVUNMA SANAYİNDE KULLANILAN PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENEBİLİRLİKERİNİN İNCELENMESİ

HSS Torna Kalemindeki Talaş Açısının Kesme Kuvvetlerine Etkisi

St 37 ÇELİĞİNİN SÜRTÜNMELİ VE GELENEKSEL DELME İŞLEMLERİNDE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN ARAŞTIRILMASI

TORNALAMADA DEĞİŞKEN İLERLEMENİN BAŞLANGIÇ AŞINMASINA OLAN ETKİLERİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

AISI 303 OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENMESİNDE KESME HIZI VE İLERLEMENİN TALAŞ BİÇİMİNE ETKİSİ

AISI 1050 Çeliğinin Delinmesinde Kesme Parametrelerinin ve Kaplama Uygulamasının Dairesellikten Sapma (Ovalite) Üzerindeki Etkilerinin Araştırılması

ÇİFT UÇ AÇILI SPİRAL MATKAPTA TAKIM ÖMRÜ

Çok Kaplamalı Kesici Takımla Tornalama İşleminin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Modellenmesi

AISI 1040 Çeliğinin Tornalanmasında Kesme Şartlarının Yüzey Pürüzlülük Değerlerine Etkilerinin İncelenmesi

Kesici Uç Pah Açısının Kesme Kuvvetleri ve Kesici Takım Gerilmelerine Etkisi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TALAŞLI İMALAT LABORATUARI DENEY FÖYÜ

Metal kesmeyi anlama # /71

KAPLAMA ÇEŞİDİ VE İŞLEME PARAMETRELERİNE BAĞLI OLARAK TAKIM-TALAŞ ARAYÜZEY SICAKLIĞI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNDEKİ DEĞİŞİM

AŞINMIŞ KESİCİ TAKIMLAR İLE ORTOGONAL TALAŞ KALDIRMADA KESME KUVVETLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ ÖZET ABSTRACT

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK ve DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

TiN KAPLANMIŞ KESİCİ TAKIMLARDA GERİLME ANALİZİ VE TAKIM-TALAŞ ARA YÜZEYİNDEKİ SÜRTÜNME KATSAYISININ ETKİSİ

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM HAFTA 6 COSMOSWORKS İLE ANALİZ

BİR TALAŞ KALDIRMA MODELİNİN ANALİZİ VE GELİŞTİRİLMESİ

DELİK DELME İŞLEMLERİNDE ISLAH ÇELİKLERİNİN İŞLENEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

TAKIM ÖMRÜ MODELLERİNDE SERMET KESİCİ TAKIMLAR İÇİN n ÜSTEL DEĞERLERİNİN DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI

DELİK DELME İŞLEMLERİNDE KESME PARAMETRELERİNİN KESME BÖLGESİNDEKİ SICAKLIĞA ETKİSİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ


DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 1 s Ocak 2006 SOĞUK ÇEKİLMİŞ LEVHA MALZEMELERDE GERİLME ANALİZİ

Frezeleme takım kompansasyonu # /49

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Sığ ve derin kriyojenik işlem uygulanmış karbür takımların kesme kuvvetlerine etkisi

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM HAFTA 6 COSMOSWORKS İLE ANALİZ

Đmalat Araştırma Laboratuarı Sabancı Universitesi. Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları

RADÜSLÜ VE PAHLI KESİCİ KENAR MİKRO GEOMETRİLERİNİN KESME KUVVETİ TAKIM SICAKLIĞI VE TAKIM AŞINMASINA ETKİSİ

BİR TİCARİ ARAÇ İÇİN ECE R-14 REGÜLASYONUNA UYGUN KOLTUK BAĞLANTILARININ GELİŞTİRİLMESİ

AA 7075 VE AA 6013 ALÜMİNYUM MALZEMELERE DELİK DELME OPERASYONU SÜRECİNDE KESME PARAMETRELERİNİN İNCELENMESİ

MİKRO FREZELEME İŞLEMİNDE KESME KOŞULLARININ TAKIM AŞINMASI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Farklı Elektrotlar ile Delik Delme İşlemlerinde Yüzey Pürüzlülüğünün İncelenmesi

ISLAH ÇELİĞİNİN FARKLI KESİCİ TAKIMLARLA İŞLENMESİNDE KESME PARAMETRELERİNİN TALAŞ ŞEKİLLERİ ÜZERİNE ETKİSİ VE TALAŞ ŞEKİLLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

Investigaton of the Effects of Cutting Parameters on The Surface Roughness, Tool Temperature and Thrust Force in Drilling of AA 7075-T6 Alloy

TEL EROZYON YÖNTEMİ İLE İŞLENEN KALIP ÇELİKLERİNDE İŞLEM PARAMETRELERİNİN YÜZEY KALİTESİNE ETKİSİ

Üst başlık hareket. kolu. Üst başlık. Askı yatak. Devir sayısı seçimi. Fener mili yuvası İş tablası. Boyuna hareket volanı Düşey hareket.

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

TALAŞLI İMALAT SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KALIPÇILIK TEKNİĞİ DERS NOTU. Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI. Talaşlı İmalat Yöntemleri

ST 37 ÇELİĞİNİN ANSYS PROGRAMINDA BASINCA BAĞLI OLARAK MEKANİK GERİLMELERİN İNCELENMESİ

ORTOGONAL KESME İŞLEMİNDE KAPLAMA MALZEMESİNİN TALAŞ MORFOLOJİSİ ÜZERİNDE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

BÖLÜM#5: KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI

BİLGİSAYAR DESTEKLİ MÜHENDİSLİK SEMİNERİMİZE HOŞGELDİNİZ!!! HAZIRLAYAN: H.NAZIM EKİCİ

MMU 420 FINAL PROJESİ. 2015/2016 Bahar Dönemi. Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi

İmal Usulleri 2. Fatih ALİBEYOĞLU -1-

Talaş oluşumu. Akış çizgileri plastik deformasyonun görsel kanıtıdır. İş parçası. İş parçası. İş parçası. Takım. Takım.

MECHANICS OF MATERIALS

BETONARME KESİT DAVRANIŞINDA EKSENEL YÜK, MALZEME MODELİ VE SARGI DONATISI ORANININ ETKİSİ

ORTAGONAL KESME İŞLEMİNDE TAKIM-TALAŞ TEMAS UZUNLUĞUNDAKİ DEĞİŞİMİN ARAŞTIRILMASI

The Influence of Cutting Parameters on Surface Roughness and Tool Wear In Milling of AISI D2 Cold Work Tool Steels of Different Hardness

MAK-204. Üretim Yöntemleri. Frezeleme Đşlemleri. (11.Hafta) Kubilay ASLANTAŞ Afyon Kocatepe Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğt.

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

CNC FREZE BAHAR DÖNEMİ DERS NOTLARI

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ISI İLETİMİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

Yüzey Pürüzlülüğü Ölçüm Deneyi

AISI H13 SICAK İŞ TAKIM ÇELİĞİNİN İŞLENMESİNDE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN DENEYSEL İNCELENMESİ. Metin ZEYVELİ 1,*, Halil DEMİR 1

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

CoroMill ölçüsünde kesici uçlara sahip parmak frezeler Çelik kalitesi GC1130

ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİT MALZEMELERİN DELİNMESİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

Radyatör Arkalarına Yerleştirilen Yansıtıcı Yüzeylerin Radyatör Etkisi

HARAKETLİ YÜK PROBLEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

tanımlar, ölçüler ve açılar DIN ISO 5419 (alıntı baskı 06/98)

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

YÜKSEK HIZLI İŞ MİLLERİNİN TERMAL MODELLEMESİ

Ç 5140 Çeliğinin Mekanik Özelliklerinin Takım Aşınması ve Kesme Kuvvetlerine Etkisinin İncelenmesi

LABORATUAR DENEY ESASLARI VE KURALLARI

KAPLAMASIZ SERMET TAKIMLA AISI 6150 ÇELİĞİNİN FREZELENMESİNDE KESME PARAMETRELERİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİ *

CuSn10 YATAK MALZEMESİNİN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

INCONEL 718 İN DELİNMESİNDE KESME PARAMETRELERİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ VE TALAŞ OLUŞUMU ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

TALAŞ KALDIRMA TEORİSİ. IML 313 İmal Usulleri II Talaşlı İmalat. Talaşlı İmalat Yöntemleri

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Strain Gauge Deneyi Çalışma Notu

HT-350 ISIL İLETKETLİK EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

Yunus KAYIR a*, Ahmet AYTÜRK a. Geliş Tarihi/Received : , Kabul Tarihi/Accepted :

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR II DERSİ

METAL KESME ANALİZLERİ İÇİN EN UYGUN VİSKO PLASTİK MODELİN BELİRLENMESİ

0,35 0,3 0,25 0, m/min 130 m/min 169 m/min 220 m/min 286 m/min 0,15 0,1 0,05

AISI 1040 Çeliğinin Kuru Tornalanmasında Yüzey Pürüzlülüğünün İncelenmesi

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

KESME PARAMETRELERİNİN FREZELEMEDE OLUŞAN KESME KUVVETLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ ÖZET

Transkript:

Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 217, 3(1): 27-34 Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi www.gazipublishing.net/index.php/gmbd GAZI JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE Orjinal Matkap Geometrisinde Delme Performansının Sonlu Elemanlar Yontemi ile Doğrulanması Harun Gökçe a*, Mehtap Yavuz b, Hüseyin Gökçe b, Ulvi Şeker c *a TÜBİTAK Savunma Sanayii Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü, ANKARA 6261, TÜRKİYE b Çankırı Karatekin Üniversitesi Meslek Yüksekokulu, ÇANKIRI 18, TÜRKİYE c Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi İmalat Mühendisliği, ANKARA 65, TÜRKİYE MAKALE BİLGİSİ ÖZET Alınma: 5.2.217 Kabul: 1.4.217 Anahtar Kelimeler: Delik Delme, Sementit Karbür Matkap, Kesme Parametreleri, Sonlu Elemanlar Metodu, Deform-3D * Sorumlu Yazar: e-posta: harungokce@yahoo.ca Bu çalışmada, orijinal katı sementit karbür matkap ile 8.8mm çaplı, helezonik solid comentite carbide, iki ağızlı özelliklerin kesme performansı, usign sonlu elemanlar analiz yöntemi ile araştırılmıştır. Bu amaçla, malzemenin farklı kesme parametrelerine sahip AISI 145 iş parçası delme işlemleri deneysel olarak gerçekleştirildi. Farklı kesme parametreleriyle elde edilen deneysel veriler sonlu elemanlar modeli ile teyit edildi. Kesme performansını etkileyen faktörler; Kesme kuvvetleri, kesme sıcaklıkları ve çip biçimi karşılaştırıldı. Kesme mekanizmasını oluşturmak için Deform-3D yazılımı kullanılmıştır. Kesici takım ve iş parçası malzemesi parametreleri için, ilgili yazılımın malzeme kütüphanesi de kullanılmıştır. Sonuç olarak, deney sonuçları ve sonlu elemanlar analizi yapıldığında, hazırlanan sonlu elemanlar modeli ortaya çıkmış ve gerçek modele uygun sonuçlar vermiştir. DOI: Verification with Finite Element Methods of Drilling Performance for Original Drill Geometry ARTICLE INFO ABSTRACT Received: 5.2.217 Accepted: 1.4.217 Keywords: Drilling, Solid Cementite Carbide Drill, Cutting Parameters, Finite Element Model, Deform-3D In this study, the cutting performance of 8.8mm diameter, helical solid comentite carbide, two mouths features with a original solid cementite carbide drill was investigated usign finite element analysis method. For this purpose, AISI 145 workpiece drilling operations with different cutting parameters of the material was carried out experimentally. To obtained experimental data with different cutting parameters were confirmed by the finite element model. Factors affecting the cutting performance; cutting forces, cutting temperatures and chip formattion were compared. Deform-3D software was used to construct the cutting mechanism. For cutting tool and workpiece material parameters, related software s material library was also used. As a result, when the results of the experiments and finite element analysis are evaluated, prepared finite element model has emerged give suitable results to the actual model. * Corresponding Authors e-mail: harungokce@yahoo.ca

28 1. Giriş (Introduction) Metal kesme, endüstride sık kullanılan önemli imalat yöntemlerinden biridir. Bu sebeple önemli bir araştırma konusudur. Araştırmacılar talaşlı imalat süreçlerinden en iyi verimi almak için kesici uç geometrileri, kesme parametreleri, takım ve kaplama malzemeleri üzerinde çalışmalarını sürdürmektedir. Bu çalışmaların sonuçları deneysel olarak görülebilmekle beraber maliyetleri oldukça yüksektir [1]. Günümüzde bilgisayarların işlem kapasitelerinin artması ve sonlu elemanlar yönteminin sistem benzetiminde kullanılmaya başlanması ile kesme mekaniği ile ilgili herhangi bir deneye gerek kalmadan çalışmaların sonuçları yaklaşık olarak belirlenebilmektedir. Ancak metal kesme benzetimleri, geometrik karmaşıklık, kullanılan malzeme modellerindeki deneysel verilerin yetersizliği, takım ile talaş temasının gerçekçi olarak modellenememesi ve uzun hesaplama zamanları yüzünden halen bir araştırma konusu olma özelliğini korumaktadır. Literatürde metal kesmenin sonlu elemanlar benzetimlerinde kullanılan etkileşim modellerinin ve malzeme modellerinin etkisini araştıran birçok çalışma bulunmaktadır. Filice ve ark. [2] beş farklı sürtünme modelinin ve sürtünme katsayılarının sonlu elemanlar benzetimine olan etkilerini, sürtünme modeli ile takım-iş parçası arasındaki sıcaklık değişim katsayısının kesme sırasında oluşan sıcaklıklara olan etkilerini incelemişlerdir. Özel [3] sürtünme modellerinin sonlu elemanlar benzetimine olan etkilerini, kesme parametrelerini ve takım ile iş parçası arasında oluşan sıcaklıkları deneysel verilerle karşılaştırarak incelemiştir. Bil [4] üç farklı benzetim programı (MSC. Marc, Deform 2D ve Advantage) kullanarak, sürtünme modellerinin ve ayrışma kriterinin kesme parametreleri ve kesme kuvvetlerine etkilerini incelemiştir. Jasper ve Dautzenberg [5] metal kesme işlemlerinde ve benzetimlerinde kullanılan AISI 145 ve AA 682-T6 malzemeleri için yüksek hızlı Hopkinson testleri yapmış ve Johnson-Cook katsayılarını belirlemiştir. Iqbal ve ark. [6], yaptıkları metal kesme benzetimleri ile sürtünme ve Oxley, Johnson-Cook, Maekawa, El- Magd ve Zerilli-Armstrong malzeme modellerini karşılaştırmıştır. Sekar [7], Johnson-Cook malzeme modelini mavi sertlik etkisini göz önüne alacak şekilde geliştirmiş ve yaptığı benzetimlerde deneysel verilerle uyum sağlayan sonuçlar bulmuştur. Bu çalışmada literatürden farklı olarak, özgün geometriye sahip 8.8mm çapında, iki ağızlı, helisel yekpare sementit karbür matkap delme performansının sonlu elemanlar analizi ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla AISI 145 iş parçası malzemesinden farklı kesme parametreleri ile delik delme operasyonu deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Farklı kesme parametreleri ile elde edilen deneysel veriler, kurulan sonlu elemanlar modeli ile doğrulanmıştır. Kesme performansını etkileyen faktörler; kesme kuvvetleri, sıcaklık ve oluşan talaş şekli ile karşılaştırma yapılmıştır. 2. Materyal Metod (Material Method) 2.1. Matkap ve iş parçası malzemesi Matkap ile delme operasyonları gerçekleştirilen bu çalışmada, kullanılan iş parçası ve kesici takıma ait malzeme parametreleri sırasıyla Tablo 1 ve Tablo 2 de verilmiştir. Deneysel çalışmalar ile sonlu elemanlar model yaklaşımlarının benzer olabilmesi için malzeme modellerinin sanal ortamda detaylı tanımlanması gerekmektedir. Bu amaçla Deform-3D yazılımı ile kurulan sonlu elemanlar modelinde, AISI 145 iş parçası malzeme modeli, yazılımın kendi malzeme kütüphanesinden seçilmiştir. Kesici takım ise, rijit eleman tanımlaması ile kurulmuştur. Bu nedenle iş parçasından farklı olarak kesici takım için akış gerilim modellerine gerek yoktur. Tablo 1. İş parçası malzemesi (AISI 145) çeliği için malzeme parametreleri [8] Simülasyon modeli için iş parçası malzemesi özellikleri Elastikiyet modülü (MPa) 26754 Poison oranı.3 Termal genleşme katsayısı (1-6 oc-1) 1.2e-5 Salım gücü.7 Tablo 2. Matkap malzemesi (Sementit Karbür) için malzeme parametreleri [8] Simülasyon modeli için kesici takım malzemesi özellikleri Elastikiyet modülü (MPa) 496 Poison oranı.24 Termal genleşme katsayısı (1-6 oc-1) 7.7e-6 Isıl iletkenlik 38 Isı kapasitesi 16 Talaş açısı 5 Boşluk açısı 5 Kesici takım burun yarıçapı.5 İş parçası olarak belirlenen AISI 145 çeliğinin akış gerilim modeli Deform-3D yazılımı malzeme kütüphanesi referans alınarak belirlenmiştir. AISI 145 çeliğine ait akış gerilim model denklemi aşağıda verildiği gibidir.

ısı kapasitesi gerilme (stress MPa) ısıl iletkenlik 29 σ = σ (ε, ε, T) (1) Bu eşitlikte; σ : Akış gerilmesi ε : Etkin şekil değiştirme T: Etkin şekil değiştirme hızı ε : Sıcaklık 6 5 4 3 2 1 Şekil 1. AISI 145 Akış Gerilmesi-Şekil Değiştirme grafiği [9] Yukarıdaki grafikte iş parçası malzemesi için şekil değiştirme ve akış gerilmesi grafiğinin değişimi gösterilmiştir (Şekil 1). 12,5 1 1,5 2 gerinim (strain) 5 4 3 2 1 1 6 11 16 sıcaklık Şekil 3. Malzemenin ısıl iletkenliği [9] 2.2. Sonlu elemanlar analiz parametreleri Metal kesmenin sonlu elemanlar benzetimini gerçekleştirmek için kullanılan programa takım ile iş parçasının mekanik ve termal değerleri, kesme parametreleri, sürtünme cinsi ve katsayısı, işlemin mekanik ve termal sınır şartları vb. değerlerin girilmesi gerekmektedir. Bu değerler ne kadar doğru olursa, ortaya çıkan sonuçlar da deneysel sonuçlara göre o kadar doğru olacaktır. Aşağıdaki şekilde sonlu elemanlar modelinin kurulması için gerekli olan giriş ve çıkış parametreleri gösterilmiştir (Şekil 4). 9 6 3 2 4 6 8 1 12 sıcaklık Şekil 2. Malzemenin ısı kapasitesi [9] Talaş kaldırma operasyonları için malzemenin termal değişkenliği önem arz etmektedir. Kesici takım ve iş parçası etkileşim yüzeyinde sürtünme modelleri için de gerekli olan ısı kapasitesi ve ısıl iletkenlik sıcaklığın bir fonksiyonu olarak değişmektedir (Şekil 2, Şekil 3). Şekil 4. Sonlu elemanlar modeli giriş-çıkış değişkenleri Bu çalışmada Deform-3D sonlu elemanlar yazılımı kullanılmıştır. Oluşturulan sayısal modelde iş parçasının sonlu elemanlar ağı 395 dörtkenarlı elemandan ve 3196 düğümden, takımın sonlu elemanlar ağı ise 198 dörtkenarlı elemandan ve 1164 düğümden oluşmaktadır. İş parçası plastik olarak modellenip, işlem sırasında hiç elastik deformasyon göstermediği kabulü yapılmıştır. Takım rijit olarak modellenmiştir (Şekil 5). Sonlu elemanlar ağı oluşturulurken iş parçası üzerinde, deformasyon işleminin gerçekleştiği alanda sonlu elemanlar ağı daha sık, deformasyon bölgesinden uzakta olan alan ise daha kaba olarak oluşturulmuştur. Sık ağ yapısını içeren pencere kesici

3 takım hareketini izlemektedir. Matkap x ve y doğrultularında sınırlandırılırken, iş parçası ise sadece y doğrultusunda sabitlenmiştir. İş parçası, takıma doğru Vc kesme hızı ile hareket etmektedir (Şekil 5). 3. SEA Bulguları (FEA Results) 3.1. Matkap üzerinde meydana gelen kesme kuvvetleri Delme sırasında matkabın bir ağzına karşılık gelen kesme kuvveti (F sz), ilerleme kuvveti (F vz) ve radyal kuvveti (F rz) Şekil 6 da gösterilmiştir. Matkap ağızlarının konumu itibariyle her ağızda oluşan radyal kuvvetler birbirini dengelemektedir. Dolayısıyla delme işleminde sadece F sz ve F vz kuvvetleri etki göstermektedir [1]. Şekil 5. Takım ve iş parçası üzerinde belirlenen sınır koşulları Tablo 3 de belirtilen kesme koşulları ile yapılan sonlu elemanlar çözümlemesi, X5675 3.6GHz. 12GB ön belleğe sahip bilgisayar kullanılarak, 16 saat üzerinde bir hesaplama ile tamamlanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda matkap üzerinde oluşan ısıl genleşmeler, üzerine gelen kesme kuvvetleri ve kesme sürecinde oluşan talaş yapısı incelenmiştir. Elde edilen sonlu elemanlar çözümü ile deneysel veriler ayrıca karşılaştırılmıştır. Tablo 3. Simülasyon için belirlenen kesme koşulları ve parametreleri Simülasyon için kullanılan kesme parametreleri Kesme hızı (m/dk) 9 12 15 İlerleme (mm/devir).1.2.3 Kesme uzunluğu (mm) 15 Simülasyon için kullanılan kesme süreci şartları Ortam sıcaklığı (oc) 2 Isı iletim katsayısı (W/m.K) 45 Takım İş parçası arayüzeyi sürtünme katsayısı.6 Isı transfer katsayısı (W/m.K) 45 Şekil 6. Takım ucunu etkileyen kuvvetler [11] Kesme esnasında kesici takım üzerinde meydana gelen kuvvetler kurulan sonlu elemanlar modeli üzerinden tespit edilmiştir. Kesme işleminin temelinde kesme kuvvetleri üç bileşene ayrılmaktadır. Genellikle esas kesme kuvveti bu üç bileşenin en büyük olanıdır. Matkap ile delik delme işlemlerinde en büyük kuvvet, işleme yüzeyine dik olan F t kuvvetidir. Aşağıda F t kuvvetinin zamana göre değişimi gösterilmiştir (Şekil 7). Şekil 7. Matkap üzerinde meydana gelen kuvvet değişimleri [t=sn., t=3sn.]

31 a) t= b) t=1 Şekil 8. Talaş kaldırma bölgesinde meydana gelen gerilmeler [t=3sn.] 3.2. Matkap üzerinde meydana gelen sıcaklık değişimi Talaş kaldırma esnasında takım-talaş ara yüzeyinde meydana gelen sıcaklık analiz edilmiştir. Aşağıdaki şekilde matkap üzerinde meydana gelen zamana bağlı sıcaklık değişimi gösterilmiştir (Şekil 9). Şekil 9. Matkap üzerinde meydana gelen ısıl değişimler [t=-3sn.] 3.3. Kesme Sürecinde Oluşan Talaş Geometrisi Delik delme işlemlerinde kesme kuvvetlerini etkileyen bir diğer faktör talaş tipidir. Talaşın kontrollü bir şekilde işleme bölgesinden uzaklaştırılması önemlidir. Bu nedenle çıkan talaşın önceden belirlenmesi önem arz etmektedir. Aşağıda t=-3sn. arasında oluşan talaş formları gösterilmiştir (Şekil 1). Talaş tipinin sünek talaş olduğu gözlemlenmiştir. a) t=2 b) t=3 Şekil 1. Kesme Sürecinde Oluşan Talaş geometrisi [t=3sn.] 4. Deneysel Çalışma Bulguları (Experimental Studies Results) İşlenebilirlik testlerinde, delme işlemi için üç kuvvet bileşeninden radyal ve kesme kuvveti nispeten küçük değerlerde olduğundan üçüncü kuvvet bileşeni olan ilerleme kuvveti (Ft=thrust force) ve tork değerleri dikkate alınmaktadır. Bu çalışmada üç kesme kuvveti bileşeni de ölçülmüş ancak yalnızca eksenel kuvvet bileşeni değerlendirilmeye alınmıştır. Aşağıda deney düzeneğinin şematik gösterimi verilmiştir (Şekil 11). LabView Bilgisayar National Instruments Veri Toplama Sistemi Şekil 11. Deney düzeneğinin şematik gösterimi İş Parçası Matkap CNC Tezgah Tablası Yük ölçer Kesme kuvveti ölçümleri dik işleme merkezi tablasına bağlanan National Instruments marka yükölçer ile yapılmıştır. Matkap üzerindeki burkulma etkisini elimine etmek amacıyla, matkap ucunun takım tutucudan çıkma mesafesi minimum (3mm) tutulmuştur. Kurulan deney setinin fotoğrafı aşağıdaki şekilde verilmiştir (Şekil 12). Yapılan deneylerde matkap uç açısı (γ) 118, matkap çapı 8.8mm, helis açısı 35 ve kesme hızları Vc= 9, 12,

32 15m/dak, ilerleme hızları.1,.2,.3mm/devir, kesme derinliği ise 23.5mm dir. Elde edilen sonuçlar Tablo 4 de verilmiştir. K e s m e K u v v e ti (N ) 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 F z ( N ) V = 9 m / d a k., f =.1 m m / d e v. F z (N ) V = 1 2 m /d a k., f=.1 m m /d e v. F z (N ) V = 1 5 m /d a k., f=.1 m m /d e v. F z (N ) V = 9 m /d a k., f=.2 m m /d e v. F z (N ) V = 1 2 m /d a k., f=.2 m m /d e v. F z (N ) V = 1 5 m /d a k., f=.2 m m /d e v. F z ( N ) V = 9 m / d a k., f =.3 m m / d e v. F z (N ) V = 1 2 m /d a k., f=.3 m m /d e v. F z (N ) V = 1 5 m /d a k., f=.3 m m /d e v. 1 2 3 4 5 6 7 Zam an (m s) Şekil 13. Kesme kuvvetleri Zaman grafiği Şekil 12. Deney düzeneğinin fotoğraf görünümü Tablo 4. Simülasyon için belirlenen kesme koşulları ve parametreleri Deney Kesme Hızı No (Vc) İlerleme (f) Devir Saysı (N) Kesme Kuvveti (Fc) 1 9.1 3257 75 2 12.1 4343 82 3 15.1 5428 77 4 9.2 3257 112 5 12.2 4343 16 6 15.2 5428 17 7 9.3 3257 14 8 12.3 4343 141 9 15.3 5428 143 4.1. Meydana gelen kesme kuvvetlerinin değerlendirilmesi AISI 145 malzemesi ile her bir kesme hızı ve ilerleme değeri için yapılan deneylerde, ilerleme hızına bağlı ortalama eksenel kuvvet (F z) grafiği Şekil 12 de gösterilmektedir. Şekilde, tüm kesme hızlarında, ilerleme hızının artması ile eksenel kuvvetlerde artış olduğu görülmektedir. İlerleme hızının artması ile eksenel kuvvetlerin artması, talaşlı imalatta beklenen bir durumdur. Bu durumu; ilerleme hızının artışı sonucunda artan talaş kesiti ile ilişkilendirmek mümkündür [11]. Talaş kesitinin artması sonucu, talaşı kaldırmak için gerekli olan enerjinin de artması demektir. Enerjinin artması da eksenel kuvvetlerin artmasına sebep olmaktadır [12]. En düşük ilerleme kuvvetleri,,1mm/devir ilerleme hızında oluşurken en yüksek kuvvetler ise,3mm/devir ilerleme hızında elde edilmiştir. Ayrıca, düşük ilerleme hızında kesici takımlar arasındaki kuvvet farkları az olurken, ilerleme hızları arttıkça kuvvetler arasındaki farklar da artmıştır (Şekil 13). Benzer durumu kesme hızları açısından da söylemek mümkündür. 9m/dak kesme hızında oluşan kuvvetler birbirlerine çok yakın iken kesme hızlarının artışı ile kuvvetlerdeki farklar da artmıştır. Düşük kesme hızlarında eksenel kuvvet değerlerinin birbirine yakın çıkması, delme sırasında iyi bir talaş akışı için yeterli ısının oluşmamasına ve kaplamanın özelliğinin belirginleşmemesine atfedilebilir. Şekil 14 ve Şekil 15 de sırası ile kesme kuvveti kesme hızı, kesme kuvveti ilerleme grafikleri verilmiştir. K e s m e K u v v e ti (N ) 1 5 1 5 O rta la m a K e sm e K u v v e ti (F z ) 9 1 2 1 5 K e s m e H ız ı(m / d a k.) Şekil 14. Kesme kuvveti Kesme hızı grafiği,1 m m /d e v. ile rle m e,2 m m /d e v. ile rle m e,3 m m /d e v. ile rle m e

33 K e s m e K u v v e ti (N ) 1 5 1 5 O rta la m a K e sm e K u v v e ti (F z ).1.2.3 İle rle m e (m m / d e v.) Şekil 15. Kesme kuvveti İlerleme grafiği 9 m /d a k. k e s m e h ız ı 1 2 m /d a k. k e s m e h ız ı 1 5 m /d a k. k e s m e h ız ı 4.2. Kesme sürecinde oluşan talaş geometrisinin değerlendirilmesi 5. Sonuçlar (Conclusion) Yapılan bu çalışmada özgün geometriye sahip 8.8mm çapında, iki ağızlı, helisel yekpare sementit karbür matkap delme performansının sonlu elemanlar analizi ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Yapılan sonlu elemanlar analizinin doğruluğunun belirlenmesi için, AISI 145 iş parçası malzemesinden farklı kesme parametreleri ile delik delme operasyonu deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Farklı kesme parametreleri ile elde edilen deneysel veriler, kurulan sonlu elemanlar modeli ile doğrulanmıştır. Böylece delik delme performansını etkileyen faktörler; kesme kuvvetleri, sıcaklık ve oluşan talaş şekli ile karşılaştırma yapılmıştır. Çıkan sonuçların başlıca nedenleri şu şekilde özetlenebilir: Deneylerde; AISI 145 malzemesinin 8.8 çapında sementit karbür matkap ile farklı kesme şartlarında delinmesi esnasında oluşan talaş geometrileri Şekil 16 da gösterilmiştir. Yüksek hızda yapılan delme işlemlerinde kısa talaş oluşumu gözlemlenmektedir. Yapılan deney sonucunda düşük kesme hızı ve ilerleme değerlerinde nispeten daha uzun ve sarımsı renkte talaşlar çıkarken, kesme hızı ve ilerleme arttıkça talaş boyutunun küçüldüğü ve renginin koyu mavi ve mora dönüştüğü gözlemlenmektedir. Talaş renginin koyu mavi renkte oluşması aşırı ısınmaya delil teşkil eder. Bunun yanı sıra yine kesme hızı ve ilerleme değerinin artmasıyla daha kıvrımlı, konik yapıda bir talaş yapısı meydana getirmiştir. Deney 1 Deney 2 Deney 3 Modelde takım rijit olduğundan dolayı hiç enerji absorbe etmemektedir. Malzeme modelleri oluşturulurken kullanılan veriler, metal kesmedeki kadar yüksek deformasyonlarda ve yüksek deformasyon hızlarında toplanamamaktadır. Metal kesme işlemlerinde sürtünme çok karmaşık bir yapıdadır ve şekli sürekli değişmektedir. Benzetimlerde kullanılan basitleştirilmiş modeller sonucu olumsuz etkilemektedir. Benzetimlerde meydana gelen ilerleme kuvvetleri ise deneysel sonuçlardan daha düşük bulunmuştur. Bunun nedenleri ise şu şekilde açıklanabilir; İlerleme kuvveti işlenmiş yüzeyin durumundan, takım aşınmasına ve iş parçasının elastik davranışından etkilenmektedir. Metal kesme benzetimlerinin işlem analizinde ana başvuru kaynağı olarak kullanılması ancak malzeme ve sürtünme modellerinin gerçekçi olması ile mümkün olacaktır. Kaynaklar (References) Deney 4 Deney 5 Deney 6 [1] Grzesik W. Advanced machining processes of metallic materials. Elsevier 28. [2] Filice L., Micari F., Rizutti S., Umbrello D. A critical analysis on the friction modelling in orthogonal machining. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 27, 47: 79-714. Deney 7 Deney 8 Deney 9 Şekil 16. Farklı kesme hızlarında oluşan talaş formları [3] Özel T. The influence of friction models on finite element simulations of machining. International Journal of Tools & Manufacture, 26, 46: 518-53.

34 [4] Bil H. Simulation of orthogonal metal cutting by finite element analysis. Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Yüksek lisans tezi, 23, Ankara. [5] Jaspers S.P.F.C, Dautzenberg J.H. Material behaviour in conditions similar to metal cutting: flow stres in the primary shear zone. Journal of Materials Processing Technology, 22, 122:322-33. [6] Iqbal S.A., Mativenga P.T., Sheikh M.A. Characterization of machining of AISI 145 steel over a wide range of cutting speeds. Part2 : evaluation of flow stress models and interface friction distribution schemes. Journal Engineering Manufacure Proc. Imech, 27, 221:233-237. Doi:1.1243/954454JEM797 [7] Sekar K.S.V., Kumar M.P. An Investigation into the Effect of Three-flow Stress Models on the Finite Element Simulation of Orthogonal Cutting of AISI 145 Steel. The Institution of Engineers, 29, 89:1-1. [8] DEFORM 3D Machining Analysis V1.2 Material Library, 26. [9] GRANTA Materials Information Technology, 216. [1] Mendi F. Takım tezgahları teori ve hesapları, ISBN 975-968, 1996, 5-4, Ankara. [11] Çakıroğlu R. Delik Delme İşlemlerinde Kesme Parametrelerine Bağlı Olarak Oluşan Sıcaklığın Modellenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 211, Ankara. [12] Yağmur S., Delik Delme İşlemlerinde Kesme Parametrelerine Bağlı Olarak Oluşan Sıcaklığın Deneysel Olarak İncelenmesi. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi,, 211, Ankara.