Molibden ve alaşımlarının işlenebilirliğinin incelenmesi

Abstract

Saf molibden, titanyum – zirkonyum – molibden (TZM) ve molibden – hafniyum – karbon (MHC) alaşımları endüstride yoğun olarak kullanılan başlıca molibden esaslı malzemelerdir. Bu malzemeler savunma ve havacılık sanayileri başta olmak üzere pek çok farklı sektörde kullanılmaktadır. Talaş miktarı düşük olan son işleme operasyonları, kaliteli parça üretimi gerekliliğinden dolayı kritik imalat süreçlerindendir. Yüksek yüzey kalitesi ve boyut tamlığı gereksiniminden dolayı, son işlemeyi etkileyen parametrelerin önceden belirlenmesi ve optimize edilmesi önemlidir. Bu nedenle kesme hızı, ilerleme miktarı, talaş derinliği ve kesici takım malzemesi ve geometrisi gibi kesme parametrelerinin tespit edilmesi gerekmektedir.Bu çalışmada, üç farklı molibden alaşımının frezelemesi işleminde oluşan kesme kuvveti ve ortalama yüzey pürüzlülüğü için uygun kesici takım ve kesme parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Deney parametreleri Taguchi L16 dikey dizini kullanılarak yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen esas kesme kuvveti (Fc) ve ortalama yüzey pürüzlülük değerleri (Ra) üzerinde kesme parametrelerinin önem seviyelerini belirlemek için varyans analizi (ANOVA) uygulanmıştır. Sinyal/Gürültü oranları kullanılarak elde edilen kontrol faktörlerinin optimum değerleri esas kesme kuvveti ve ortalama yüzey pürüzlülüğü için farklı seviyelerde bulunmuştur. Kesme kuvvetleri için en önemli parametrenin ilerleme miktarı, yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en önemli parametrenin ise kesme hızı olduğu ANOVA ile belirlenmiştir. Artan kesme hızı ile genel olarak yüzey pürüzlülük değerlerinde azalma görülmüştür. Her malzeme gurubunda belirlenen optimum kesme koşullarında kesici takım aşınması deneyleri de yapılmıştır. Sonlu elemanlar analizi kullanılarak talaş kaldırma sürecinde oluşan kesme kuvvetleri hesaplanmaya çalışılmıştır. Yapılan analizler sonucu hesaplanan ve ölçülen kesme kuvvetleri karşılaştırılmış ve sonuçların tutarlı olduğu görülmüştür.

Pure molybdenum, titanium – zirconium – molybdenum (TZM) and molybdenum – hafnium – carbon (MHC) are among the most industrially used molybdenum based materials. Although there are many applications areas of these materials, they are mainly used in defence and aerospace industries. Finishing cuts are among the critical production operations because of the requirements of high quality parts. Due to the necessities of high surface quality and high dimensional accuracy, it is important to determine and optimise finishing cut parameters beforehand. Therefore, it is necessary to determine the machining parameters such as cutting speed, feed rate, depth of cut and cutting tool material and geometry. In this study, it is aimed to determine the optimum cutting tools and cutting parameters in terms of average surface roughness (Ra) and cutting forces in milling of three different molybdenum based materials. The milling test design was accomplished using Taguchi's L16 orthogonal arrays. An analysis of variance (ANOVA) was also employed to determine the level of the effect of control factors for the main cutting force (Fc) and average surface roughness (Ra). By using the Signal/Noise ratios, the optimum values of the control factors were found to be at different levels for the cutting forces and average surface roughness. The ANOVA analysis showed that the feed rate was the most significant parameter for the cutting forces while the cutting speed was the most significant parameter for the surface roughness. Increasing cutting speed resulted in decreased surface roughness values. Tool wear tests were also carried out at the optimum levels determined for each workpiece material. By using finite element analysis, the cutting forces were tried to be determined. The calculated and measured cutting forces were compared and it was seen that the both results were in agreement.