Yeni bir elektrokimyasal işleme tezgahında çalışma parametrelerinin titanyum alaşımları için eniyilemesi

Abstract

Titanyum ve alaşımları, yüksek sıcaklıklarda yüksek spesifik dayanım (dayanımın ağırlığa oranı), yüksek korozyon direnci, düşük yoğunluk gibi özelliklerinden dolayı havacılık sektörü başta olmak üzere petrol rafinerisi, kimyasal proses endüstrisi, mücevherat, cerrahi implantlar, diş implantları, gıda endüstrisi, nükleer atık depoları gibi diğer sektörlerde de yaygın olarak kullanılmaktadır.Elektrokimyasal işleme (EKI), özellikle işlenmesi zor, sert, karmaşık şekilli ve ince malzemeler için kullanılan alışılmışın dışında bir işleme yöntemidir. Malzeme yüzeyine herhangi bir mekanik veya ısıl gerilim uygulanmaması, düşük maliyetli olması ve yüksek yüzey kalitesi elde edilebilmesi sebebi ile diğer geleneksel ve yeni yöntemlere göre daha avantajlıdır. Çalışmada, Titanyum alaşımları içerisinde %50 oranla en çok üretilen Ti5 ticari isimli Ti6Al4V alaşımının laboratuvarımızda geliştirilmiş yerli bir elektrokimyasal işleme tezgahında işlenebilmesi amacıyla sabit çalışma parametreleri kullanılarak uygun bir elektrolit içeriği ve derişimi tespit edilmiştir. NaCl, NaBr, NaNO3, NaHCO3, NaF'nin değişik derişimlerdeki çözeltileriyle Ti5 alaşımının elektrokimyasal işlemesi gerçekleştirilmiş sistemin eniyilemesi için gerekli elektrolit karışımı NaCl-NaF olarak belirlenmiştir. İçerik oranlarının belirlenmesi için tepki yüzey yöntemi ve Design Expert version 11 yazılımı kullanılmıştır. Malzeme kaldırma hızını en yüksek, yüzey pürüzlülüğünü en düşük yapan derişim değerleri NaCl için 0,48 M, NaF için 0,34 M olarak tespit edilmiştir. Bu derişim değerleri sabit tutularak işparçası ve takım ucu arasındaki işleme mesafesi, elektrolit sıcaklığı, pH değeri ve darbe frekansı değiştirilerek bu parametrelerin malzeme kaldırma hızı ve yüzey kalitesine olan etkileri incelenmiştir. Anahtar kelimeler: Titanyum alaşımı, Ti6Al4V, Elektrokimyasal işleme, Elektrolit, Tepki yüzeyi yöntemi

Titanium and its alloys are used in the fields of petroleum refinery, chemical process industry, jewelery, surgical implants, dental implants, food industry, and also widely used in other different sectors because of its properties such as high specific resistance at high temperatures (ratio of strength to weight), high corrosion resistance and low density. Electrochemical machining (ECM) is an unusual machining method that is especially used for difficult-to-machine, rigid, complex shaped and thin materials. It is more advantageous than other conventional and new methods since no mechanical or thermal stress is not applied on the surface, it is cost-effective and ensures high surface quality. In the study, appropriate electrolyte content and concentration were determined by using constant operating parameters in order to machine the Ti6Al4V alloy which is the most commonly produced alloy among the titanium alloys and which is commercially named as Ti5, on a domestic electrochemical machining bench developed in our laboratory. NaCl-NaF was selected as the electrolyte mixture that is required to optimize the developed system which was used to electrochemically machine the Ti5 alloy among the different concentrated solutions of NaCl, NaBr, NaNO3, NaHCO3 and NaF. Response surface methodology and the Design Expert version 11 software was used to determine the content ratios. The concentrations making the material removal rate maximum and the surface roughness minimum were determined as 0.48 M for NaCl and 0.34 M for NaF. The effect of these parameters on the material removal rate and surface quality was investigated by changing the machining gap between the workpiece and the tool end, electrolyte temperature, pH values and pulse frequency while keeping the concentrations constant.Key words: Titanium alloys, Ti6Al4V, Electrochemical machining, Electrolyte, Response Surface Method