Farklı Tip Malzemelerden İnce Cidarlı Boru ve Kutu Profiller Üzerinde Sürtünmeli Delme Yöntemi ile Oluşturulan Dişli Deliklerin Deneysel İncelenmesi

Abstract

Günümüzde sac ve ince cidarlı profil malzemelerde cıvatalı bağlantı uygulamaları endüstride yoğun olarak kullanılmaktadır. Ancak bu malzemelerin cıvatalı bağlantılarında kesit kalınlığının ince olmasından dolayı yeterli diş derinliği sağlamak için perçin somun kullanımı, yüzeye somun kaynatma gibi yöntemler kullanılmaktadır. Tüm bu uygulamalar ilave işlem ve malzeme gerektirdiğinden üretim maliyetlerini artırmaktadır. Bu nedenle bu yöntemlere alternatif olarak sürtünmeli delme yöntemi geliştirilmiştir. Bu çalışmada et kalınlığı 1,5 mm olan 6063 alüminyum, Ms58 pirinç, St37 çelik ve AISI 304 paslanmaz çelik malzemeden boru ve kutu profil numuneler üzerine geleneksel talaşlı yöntemle delikler delinerek kılavuz çekilmiştir. Aynı işlemler sürtünmeli delme yöntemiyle delinerek oluşan deliklerdeki kovan geometrileri, kovan yükseklikleri ve sıyırma kuvvetleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sürtünmeli delme yöntemiyle delinen numunelerde delik bölgesinde profil et kalınlığının yaklaşık üç katı yüksekliğinde kovan oluştuğu görülmüştür. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda sürtünmeli yöntemle delinen numunelerde ölçülen sıyırma kuvvetlerinin geleneksel talaşlı yöntemle delinen numunelere göre %100-120 oranında arttığı gözlemlenmiştir.

Keywords

• Kovan yüksekliği
• Sıyırma kuvveti
• Sürtünmeli delme
• Termal delme

Experimental Investigation of Tapped Holes Formed by Friction Drilling in Thin Walled Pipe and Box Profiles of Different Materials

Abstract

Recently, bolted connection applications in sheet metal and thin-walled profile materials are used frequently in the industry. However, in bolted connections of these materials, methods such as rivet nut use, nut welding to the surface are used to provide sufficient thread depth due to the thin cross-sectional thickness. All these applications increase production costs as they require additional processing and materials. Therefore, friction drilling method has been developed as an alternative to these methods. In this study, holes were drilled and tapped on pipe and box profile samples of 6063 aluminum, Ms58 brass, St37 steel and AISI 304 stainless steel with a wall thickness of 1.5 mm by conventional machining method. The same operations were carried out with the friction drilling method and the bushing geometries, bushing heights and stripping forces in the formed holes were comparatively analyzed. It was observed that in the specimens drilled by friction drilling method, a bushing about three times the height of the profile wall thickness was formed in the hole area. As a result of the experimental studies, it was observed that the stripping forces measured in the samples drilled with the friction method increased by 100%-120% compared to the samples drilled with the conventional machining method.

Keywords

• Bushing height
• Clamping force
• Friction drilling
• Thermal drilling

References

1. [1] A. Eliseev ve E. Kolubaev, “Friction drilling: a review”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, c. 116, sy 5-6, ss. 1391-1409, Eyl. 2021, doi: 10.1007/s00170-021-07544-y.
2. [2] R. Stryczek ve P. Błaszczak, “Optimal feed rate control strategies for friction drilling”, Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, c. 18, sy 4, ss. 545-564, 2020, doi: 10.22190/FUME200510021S.
3. [3] S. F. Miller, J. Tao, ve A. J. Shih, “Friction drilling of cast metals”, Int J Mach Tools Manuf, c. 46, sy 12-13, ss. 1526-1535, Eki. 2006, doi: 10.1016/j.ijmachtools.2005.09.003.
4. [4] İ. Karaağaç ve M. Y. Demirel, “Sürtünmeli Delik Delme Prosesi ve Prosesin Başlıca Uygulamaları”, El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, c. 4, sy 2, ss. 234-248, May. 2017, doi: 10.31202/ecjse.292088.
5. [5] S. El-Bahloul, H. El-Shourbagy, M. Al-Makky, ve T. El-Midany, “Thermal Friction Drilling: (A Review)”, International Conference on Aerospace Sciences and Aviation Technology, c. 15, sy AEROSPACE SCIENCES, ss. 1-15, May. 2013, doi: 10.21608/asat.2013.22057.
6. [6] R. Kumar ve N. R. Jesudoss Hynes, “Thermal drilling processing on sheet metals: A review”, 01 Eylül 2019, KeAi Publishing Communications Ltd. doi: 10.1016/j.ijlmm.2019.08.003.
7. [7] M. Aka ve O. Erdem, “Friction drilling method and its application areas sürtünmeli delme yöntemi ve uygulama alanları”, içinde International Conference on Materials Science, Mechanical and Automotive Engineerings and Technology (IMSMATEC’21), May. 2020. Erişim: 29 Ekim 2024. [Çevrimiçi]. Erişim adresi: https://www.researchgate.net/publication/358228793
8. [8] M. T. Kaya, A. Aktas, B. Beylergil, ve H. K. Akyildiz, “An experimental study on friction drilling of st12 steel”, Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, c. 38, sy 3, 2014.

9. [9] M. Boopathi, S. Shankar, S. Manikandakumar, ve R. Ramesh, “Experimental investigation of friction drilling on brass, aluminium and stainless steel”, içinde Procedia Engineering, Elsevier Ltd, 2013, ss. 1219-1226. doi: 10.1016/j.proeng.2013.09.201.
10. [10] S. M. Lee, H. M. Chow, F. Y. Huang, ve B. H. Yan, “Friction drilling of austenitic stainless steel by uncoated and PVD AlCrN- and TiAlN-coated tungsten carbide tools”, Int J Mach Tools Manuf, c. 49, sy 1, ss. 81-88, Oca. 2009, doi: 10.1016/j.ijmachtools.2008.07.012.
11. [11] C. Özek ve Demir Zülküf, “A7075-T651 alaşımının sürtünmeli delinmesinde kovan yüksekliğinin malzeme kalınlığına göre araştırılması”, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, c. 4, sy 2, ss. 61-67, 2013.
12. [12] S. Dehghan, M. I. S. Ismail, M. K. A. Ariffin, ve B. T. H. T. Baharudin, “Experimental investigation on friction drilling of titanium alloy”, Engineering Solid Mechanics, c. 6, sy 2, ss. 135-142, 2018, doi: 10.5267/j.esm.2018.2.002.
13. [13] W. L. Ku, C. L. Hung, S. M. Lee, ve H. M. Chow, “Optimization in thermal friction drilling for SUS 304 stainless steel”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, c. 53, sy 9-12, ss. 935-944, Nis. 2011, doi: 10.1007/s00170-010-2899-5.
14. [14] N. Doğru, “AISI 1010 çelik malzemenin sürtünmeli delme yöntemiyle delinmesinde delme karakteristiklerinin araştırılması”, Yüksek lisans tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010.
15. [15] M. S. Tunalioglu ve M. Keser, “Experimental Investigation of Flow Drilling and Flow Tapping of Thin-Walled Square and Circular Hollow Sections”, International Journal of Automotive Science and Technology, c. 8, sy 2, ss. 188-200, 2024, doi: 10.30939/ijastech..1453441. [16] “Malzeme Kütüphanesi, Xometry Pro”. Erişim: 29 Ekim 2024. [Çevrimiçi]. Erişim adresi: https://xometry.pro/tr/malzemeler/