AA6061-T6 ısıl işlemli al alaşımlarının ultrasonik talaşlı delinmesinde konvansiyonel yönteme göre kuvvet ve yüzey özelliklerinin analizi

Abstract

Bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan talaşlı imalat yöntemlerinden birisi olan delme işlemine ultrasonik titreşim uygulayarak hibrit bir imalat yöntemi geliştirilmiştir. Ultrasonik titreşim bir fonksiyon jeneratörü ve dönüştürücü aracılığıyla iş parçasına uygulanmıştır. Bu hibrit işlemde daha önce yapılan çalışmaların büyük çoğunluğunda ultrasonik titreşimler kesici takıma uygulanmıştır. Aynı titreşim tekniğinin iş parçasına uygulanması konularında literatürde pek fazla çalışma bulunmamaktadır. Çalışmanın amacı iş parçasına uygulanan ultrasonik titreşimlerin kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü ve takım ömrü üzerindeki etkilerini araştırmaktır. Çalışmada, havacılık, uzay, bilgisayar ve sağlık gibi bir çok alanda kullanımı artan alüminyum alaşımı (AA6061) seçilmiştir. Deneylerde kaplamalı ve kaplamasız HSS (high speed steel) matkap türü kullanılmıştır. Farklı ilerleme oranı ve farklı kesme hızlarında, farklı frekanslarda ve sabit genlikte deneyler titreşimli ve titreşimsiz olarak gerçekleştirilmiştir. Toplamda 72 farklı deney yapılmıştır.Kesme kuvvetleri matkap tezgahına sabitlenmiş dinamometre aracılığı ile ölçülmüştür. Yüzey pürüzlülüğü ise her numune için delik iç yüzeyinde 3 farklı noktadan ölçülmüş ve ortalaması alınarak elde edilmiştir. Yapılan deneylerde elde edilen sonuçlar Minitab 17 paket programı aracılığıyla tam faktöriyel deney tertibinde değerlendirilmiş ve farklı kesme parametrelerinin etki grafikleri elde edilmiştir. Ayrıca Anova tablosu oluşturularak sonuçlar varyans analizi ile yorumlanmıştır. Takım aşınmalarını inceleyebilmek için ise SEM görüntüleri kullanılmıştır. Deney sonuçlarına göre, kaplamasız takımın kaplamalı takıma göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Titreşim olmadan yapılan deneylerde ilerleme oranının artmasıyla kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğünde artış gözlemlenmiştir. Ultrasonik titreşim uygulanarak yapılan deneylerde ise yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetlerinde titreşimsiz delmeye göre daha iyi sonuçlar kaydedilmiştir Kesme kuvvetlerinin, titreşimsiz delmede dönme hızının değişmesinden dikkate değer ölçüde etkilenmediği belirlenmiştir. Ultrasonik titreşimin takım üzerinde BUE oluşumunu azaltma etkisinin olduğu gözlemlenmiştir.

In this study, a hybrid manufacturing method was developed by applying ultrasonic vibrations to the drilling process. Ultrasonic vibrations were applied to the workpiece via ultrasonic generator and transducer. Ultrasonic vibration widely has been applied to the drill in the previous studies. There are few studies in the literature about the topics of vibration applied to the workpiece with same techniques. The aim of the study is to investigate the effect of cutting forces, tool life and surface roughness on surface quality of workpiece by applying ultrasonic vibrations.In the study, aluminum alloy (AA6061-T6) was selected because of increasing use in many areas such as aviation, aerospace, computers and health. Coated and uncoated HSS (high speed steel) drill type was used in the experiments. Experiments were performed at different feedrates and different rotation speeds, at different frequencies and constant amplitude. 72 different experiment were performed totally.Cutting forces were measured by the dynamometer fixed on the drilling machine. The surface roughness was measured at three different points on the hole inner surface for each sample and was obtained by averaging. The experiment results were evaluated in Minitab 17 software package according to the full factorial method and obtained effect of different cutting parameters graphs. Moreover, the results have been interpreted by creating the (ANOVA) analysis of variance table. The SEM images were used to examine the tool wear.According to the results of the experiments, uncoated drill type had the better results in terms of coated drill. Surface roughness and cutting forces were increased with increasing feedrates in vibration free drilling. In experiments with ultrasonic vibration assistance, much better results were conducted in terms of the vibration-free drilling in surface roughness and cutting forces. Best surface smoothness was observed at high frequency. It is determined that the cutting forces don't affect significantly by the change of rotational speed in vibration-free drilling. Ultrasonic vibration was observed that the effect of reducing the BUE formation on the tool.