1.2738 Malzemesinin Baralanmasında İşleme Parametrelerinin Baralama Torkuna Etkisinin Yanıt Yüzey Yöntemi ile Optimizasyonu

Abstract

1.2738 malzemesi, yüksek parlatılabilme özelliği dolayısıyla uzun ömürlü kullanım imkânı sunduğu için kalıp sektöründe yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Uzun ömürlü kalıplar için kaliteli deliklere ihtiyaç bulunmaktadır. Kaliteli delikler ise çoğunlukla baralama operasyonları ile elde edilebilmektedir. Ayrıca otomotiv sektöründe motor silindir yuvalarının işlenmesinde baralama operasyonu yoğun bir şekilde tercih edilmektedir. Ancak delik içinde çalışma, bara çubuğunun uzun ve ince olması, dinamik rijitsizlikler gibi kısıtlılıklardan dolayı geometrik sapmalar, kesme kuvvetlerinde artış ve kötü yüzey kalitesi meydana gelebilmektedir. Bu olumsuzlukların üstesinden gelmek için işleme parametrelerinin optimizasyonu gerekmektedir. Bu çalışmada, 1.2738 malzemesinden üretilen iş parçalarının baralanması işleminde meydana gelen kesme torku üzerinde işleme parametrelerinin etkisinin incelenmesini ve yanıt yüzey yöntemi ile optimizasyonunu amaçlamıştır. Deney sayısını azaltmak için Taguchi L36 deney tasarım yöntemi kullanılmıştır. İki faktör etkileşimli (2FI) model önerilmiş ve modelin R² değeri 0,9456 olarak hesaplanırken standart sapma değeri 10,68 olarak hesaplanmıştır. Kesme torku üzerinde en önemli etkiye sahip parametrelerin radyal kesme derinliği ve ilerleme miktarı olduğu belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar ile modelin tahmin ettiği değerler arasında yüksek uyum sağlanmış ve talaşlı imalat süreçlerinde kesme torkunu optimize etmeye yönelik önemli bulgular elde edilmiştir.

Keywords

• Regresyon analizi
• Yanıt yüzey yöntemi
• Taguchi
• Optimizasyon
• Baralama torku

Optimization of the Effect of Processing Parameters on Boring Torque in Boring of 1.2738 Material by Using Response Surface Method

Abstract

1.2738 material is used extensively in the mold industry because it offers long-lasting use due to its high polishability. Quality holes are needed for long-lasting molds. Quality holes can mostly be obtained through boring operations. In addition, the boring operation is heavily preferred in the machining of engine cylinder bores in the automotive industry. However, due to limitations such as working in a hole, a long and thin boring bar, dynamic rigidities, geometric deviations, increased cutting forces, and poor surface quality may occur. To overcome these disadvantages, optimization of processing parameters is required. This study aims to investigate the effect of processing parameters on the cutting torque occurring in the boring process of workpieces produced from 1.2738 material and to optimize it by using the response surface method. The Taguchi L36 experimental design method was used to reduce the number of experiments. A two-factor interactive (2FI) model was proposed, and the R² value of the model was calculated as 0.9456, while the standard deviation value was calculated as 10.68. It was determined that the parameters that have the most significant effect on the cutting torque are the radial depth of cut and the feed rate. High agreement was achieved between the experimental results and the values predicted by the model, and important findings were obtained for optimizing the cutting torque in machining processes.

Keywords

• Regression analysis
• Response surface method
• Taguchi
• Optimization
• Boring torque

References

1. S. Albayrak, F. Yeşildal,C. Yıldırım, SAE 4140 Çeliğin Tornalanmasında Kesme Parametrelerinin Ses Seviyesi ve Yüzey Pürüzlüğüne Etkileri: Parametrelerin Optimizasyonu, Journal of the Institute of Science and Technology,10(4), (2020), 2759-2769, https://doi.org/10.21597/jist.714810
2. N. Eren, F. Hayat,M. Günay, Sertleştirilmiş 1.2367 takım çeliğinin işlenmesinde enerji tüketiminin analizi ve modellenmesi, İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, 1(3) (2020) 41-49.
3. L. Uğur, 7075 Alüminyum Malzemesinin Frezelenmesinde Yüzey Pürüzlülüğünün Yanıt Yüzey Metodu İle Optimizasyonu, Erzincan University Journal of Science and Technology, 12(1) (2019) 326-335. https://doi.org/10.18185/erzifbed.461223
4. E. Demirer, Y. Kayır, Analysis By Taguchi and ANOVA Methods For The Effect Of The Cutting Tool Height Adjustment On Cutting Forces In Turning AISI304 Stainless Steel Material, Gazi Journal of Engineering Sciences (GJES), 8(1) (2022).
5. M. Dağlı, A. Demirer, E. Yumat, Hdpe Boruların Alın Kaynağında Kaynak Parametrelerinin Birleşme Mukavemetine Etkisinin Yüzey Cevap Metodu ile Optimizasyonu, Afyon Kocatepe Üniversitesi Uluslararası Mühendislik Teknolojileri ve Uygulamalı Bilimler Dergisi 6(2) (2023) 95-109. https://doi.org/10.53448/akuumubd.1289128
6. T. Valarmathi, K. Palanikumar, S. Sekar, Modeling of thrust force in drilling of plain medium density fiberboard (MDF) composite panels using RSM, Procedia engineering 38 (2012) 1828-1835. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.06.226
7. B. Keshtegar, O. Kisi, M. Zounemat-Kermani, Polynomial chaos expansion and response surface method for nonlinear modelling of reference evapotranspiration, Hydrological Sciences Journal 64(6), (2019), 720-730,. https://doi.org/10.1080/02626667.2019.1601727
8. A. Akdulum, Y. Kayir, Prediction of thrust force in indexable drilling of aluminum alloys with machine learning algorithms, Measurement, 222 (2023) 113655,. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.113655

9. Y. Siyambaş, Ş. Bayraktar,Y. Turgut, Investigation of the effects of cutting parameters on diameter deviation in drilling of HSLA steel, Turkish Journal of Electromechanics & Energy, 2(1) (2017) 3-8.
10. A. Akdulum, Y. Kayır, Investigation of the effect of u drills with different properties on thrust force, torque and spindle load, Politeknik Dergisi 26(1) (2023) 387-400,. https://doi.org/10.2339/politeknik.1113301
11. U. Çaydaş, M. Çelik, AA 7075-T6 alaşımının delinmesinde kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü, takım sıcaklığı ve ilerleme kuvvetine etkilerinin araştırılması, Politeknik Dergisi 20(2) (2017) 419-425.
12. M. Günay, T. Meral, M.E. Korkmaz, AISI 420 Martenzitik paslanmaz çeliğin delinebilirliğinin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi 4(3) (2018) 223-229.
13. İ. Korkut, M.A. Dönertaş, Kesme parametrelerinin frezelemede oluşan kesme kuvvetleri üzerindeki etkileri, Politeknik dergisi 6(1), (2003), 385-391.
14. A. Yardımeden, A. Turan, AISI 1040 çeliğin tornalamasında kesme parametrelerinin kesme kuvvetine etkisi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 6(1) (2015) 51-69.
15. Y. Kayır, S. Aslan,A. Aytürk, AISI 316Ti paslanmaz çeliğin tornalanmasında kesici uç etkisinin Taguchi yöntemi ile analizi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 28(2), (2013).
16. M. Iliescu, A. Vlase, New mathematical models of axial cutting force and torque in drilling 20MoCr130 stainless steel, in: 10th WSEAS international conference on Mathematical and computational methods in science and engineering, Bucharest Romania, (2008) 210-215.
17. M. Coşkun, İ. Çiftçi, H. Demir, AISI P20S kalıp çeliğinin işlenebilirliğinin incelenmesi, İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları 2(2), (2021), 1-9. https://doi.org/10.52795/mateca.801431
18. Ş. Bayraktar, Y. Siyambaş, Y. Turgut, Delik delme prosesi: bir araştırma, SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 21(2), (2017). https://doi.org/10.16984/saufenbilder.296833
19. M.F. Aycan, Farklı martenzit hacim oranlarında kırılma tokluğu değerlerinin incelenmesi, Politeknik Dergisi 23(2), (2020), 277-282,. https://doi.org/10.2339/politeknik.520142