Metallerin soğuk talaşlı işlenmesi

Abstract

METALLERİN SOĞUK TALAŞLI İŞLENMESİ Kemal KAYA Harran Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Yrd.Doç. Dr. Orhan ÇAKIR (Danışman) Yrd.Doç. Dr. Murat KISA Yrd.Doç. Dr. M. Arif GÜREL ÖZET Talaşlı imalat yöntemleri, imalat endüstrisinde oldukça önemlidir. Çeşitli imalat yöntemleri farklı malzemelerden farklı makina parçalarının imalatı için kullanılmaktadır. Talaşlı imalat yöntemlerindeki gelişmeler daha iyi boyutsal hassasiyet, daha iyi yüzey kalitesi, ve daha düşük imalat maliyetleri gibi yeni ufuklar geliştirmiştir. Hala, bazı problemler çözülmeyi beklemektedir. Bu problemlerden bir tanesi talaşlı işleme sırasında kesme bölgesindeki yüksek ısının oluşumudur. Isı oluşumu kesici takımda ve iş parçası boyutlarında zararlara neden olmaktadır. Takımdaki ısı etkisi takım ömrünü azaltmakta ve bunun sonucunda hızlı takım aşınması ortaya çıkmaktadır. Kesme sıvıları soğutucu ve yağlayıcı olarak kullanılmaktadır. Soğutucu etkisi ısı oluşumunu azaltmakta ve yağlama malzemenin işlenmesini kolaylaştırmaktadır. Bununla birlikte kesme sıvılarının uygulanması çevresel ve sağlık problemlerine neden olmaktadır. Bunun sonucunda, imalat endüstrisi kesme sıvılarının uygulanmasını kesmeye veya azaltmaya çalışmaktadır. Bu yaklaşım talaşlı işlemede kesme sıvısının kullanılmamasını sağlayan kuru İşleme gibi yeni olasılıkları ortaya çıkarmaktadır. Ayrıca titanyum alaşımları, ısı dirençli çelikler ve nikel alaşımları gibi işlenmesi zor olan metallerin şekillendirilmesinde bazı zorluklar vardır. Bu malzemelerin talaşlı işlenmesinde kaplamalı sert metaller, CBN veya PCD gibi yeni jenerasyon kesme takımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bazı durumlarda, yeni kesici takım malzemeleri kesme sıvılarının uygulanması sonucunda ortaya çıkan problemleri çözmektedir. Kuru işlemedeki gelişmeler de yeni kesici takımlar yardımıyla oluşmaktadır. Her ne kadar yeni kesici takımlar talaşlı imalatta yaygın hale gelmekte ise de, kesici takım maliyeti artmaktadır. 87Yukarıda belirtilen bazı talaşlı işleme problemlerini çözmek veya azaltmak için soğuk talaşlı işleme talaşlı imalatta önemli bir opsiyon olarak durmaktadır. Soğutucu (karbondioksit veya sıvı azot) kesme bölgesine veya kesici takıma talaşlı işleme sırasında püskürtülmektedir. Bu, iş parçasında ve takımda ısının azalmasına yol açmaktadır. Bunun sonucunda, ısı oluşumunun etkisi en aza indirilmeye çalışılmaktadır. Birçok çalışma tamamlanmıştır ve sonuçlar güven vermektedir. Takım ömrü artmakta, yüzey kalitesi iyileşmekte ve kesme kuvvetleri azalmaktadır. Sonuç olarak, talaşlı işleme maliyeti azalmaktadır. Soğuk talaşlı işleme yönteminin diğer pozitif bir etkisi de kesme sıvısının kullanımı ile ortaya çıkan çevresel ve sağlık problemlerini ortadan kaldırımsıdır. Bu tezde, soğuk talaşlı işleme yöntemi literatürsel olarak incelenmiştir. Soğutucuların etkileri ortaya konmuştur. Tornalama, delme, taşlama ve diğer talaş kaldırma yöntemleri için yapılan çeşitli çalışmalardan işleme parametreleri elde edilmiştir. Daha önceki çalışmalar detaylı olarak tartışılmıştır. Soğuk talaşlı işleme yönteminin avantajları ve dezavantajları elde edilmiştir. Yöntem klasik talaş kaldırma yöntemi ile karşılaştırılmış. Soğuk talaşlı işleme yönteminin maliyeti klasik talaşlı işleme yöntemi ile karşılaştırılmıştır. 88

CRYOGENIC MACHINING OF METALS Kemal KAYA Harran University Graduate School of Natural and Applied Science Department of Mechanical Engineering Yrd.Doç. Dr. Orhan ÇAKIR (Danışman) Yrd.Doç. Dr. Murat KISA Yrd.Doç. Dr. M. Arif GÜREL SUMMARY Machining processes are considerably important in manufacturing industry. Various machining process are used for producing different kinds of machine parts from variety of materials. Improvements in machining processes brought new horizons such as more dimensional accuracy, better surface quality and lower manufacturing costs. There are still some problems waiting to be solved. One of these problems is high heat generation in cutting zone during machining process. The heat generation is causing damages on cutting tool and work piece dimensions. It decreases tool life due to heat effect on tool and therefore, rapid tool wear occurs. To solve this problem, cutting fluids are applied. Cutting fluids are used as coolant and lubrication. The coolant effect reduces the heat generation and lubrication produces easy material removal. However, the application of cutting fluids causes environmental and health problems. Therefore, manufacturing industry is trying to remove or minimize cutting fluid application. This approach produced new possibilities such as drying machining which means that the machining process is carried out without cutting fluid. It is also some difficulties in the machining of difficult-to-cut materials such as titanium alloys, heat resistance steels, nickel alloys, etc. machining of these materials is required new generation cutting tools such as coated carbides, CBN or PCD. In some cases, new cutting tool materials solve problems caused by the application of cutting fluids. Development in dry machining is also helped by new cutting tools. Although, new cutting tools are becoming very popular in machining, the cost of cutting tools gets higher. To solve or minimize some machining problems mentioned above, cryogenic machining is outstanding option in machining. The coolant (carbon dioxide or liquid nitrogen) is sprayed into cutting zone or onto cutting tool during machining process. 89This leads to reduce heat on work piece and tool. Therefore, the influence of heat generation is tried to be minimized. Various studies have been completed and results were promising. Tool life increased, surface quality improved and cutting forces reduced. As a result, the cost of machining decreased. There is also another positive effect of cryogenic machining that some environmental and health problems eliminate comparing with cutting fluid application. In this thesis, cryogenic machining process was investigated literally. The effect of coolants was determined. The machining parameters have been obtained from various studies for turning, drilling, grinding and other machining processes. The results from early studies have been discussed in detail. The advantages and disadvantages of cryogenic machining were obtained. The process was compared with conventional machining processes. The cost of cryogenic machining was also compared to conventional machining. 90