AA2024 Alaşımının Tornalanmasında Nanoakışkan Konsantrasyon Oranı ve MMY Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Sıcaklığı Üzerindeki Etkisi

Abstract

Kesme sıvıları, talaş kaldırma esnasında soğutma, yağlama ve talaşı kesme bölgesinden uzaklaştırma gibi çok önemli görevleri yerine getirmektedirler. Ancak, toksik olmaları nedeniyle çevre ve çalışan sağlığı için ciddi bir tehdit oluşturmaktadırlar. Dolayısıyla, işleme verimliliği üzerindeki etkisini azaltmadan klasik kesme sıvısı miktarının azaltılması oldukça önemlidir. Son dönemde bu amaca uygun olarak bazı alternatifler ortaya çıkmıştır. Bu alternatiflerden biri de MMY sistemidir. Ancak, MMY sistemi kendi içerisinde birçok parametreyi barındırmaktadır. Dahası, hafif ve orta ağırlıktaki talaş kaldırma operasyonlarında oldukça etkin olan bu sistemin ağır işleme koşullarındaki etkinliği de artırılmalıdır. Bu çalışmada, debi ve basınç gibi MMY parametreleriyle beraber nano katkı maddesi konsantrasyon oranının MMY sisteminin gelişmesi noktasındaki etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç için üç farklı debi (40, 70 ve 100 ml/s), üç farklı basınç (4, 6 ve 8 bar) ve üç farklı nano katkı maddesi konsantrasyon oranı (hacimce %0.2, %0.6 ve %1.0) kullanılarak bir dizi deney yapılmıştır. Deney tasarımında Taguchi L9 dikey dizini tercih edilmiştir. Faktörlerin sonuç üzerindeki etkisini göstermek için ANOVA analizi yapılmıştır. Ayrıca gelecekteki benzer çalışmalara yardımcı olması açısından regresyon analizi yapılmış ve tahmin modelleri oluşturulmuştur. Deney sonuçlarına göre ortalama yüzey pürüzlülüğü ve kesme sıcaklığı için optimum sonucu 100 ml/s debi, 8 bar basınç ve %0.6 konsantrasyon oranı kombinasyonu vermiştir.

Keywords

• AA 2024 T3
• Nanoakışkan
• Molibden Disülfür
• Yüzey Pürüzlülüğü
• Kesme Sıcaklığı

References

1. 1. Z. Huda, N. I. Taib, T. Zaharinie, Characterization of 2024-T3: an aerospace aluminum alloy, Materials Chemistry and Physics, 113(2-3), 515-517, 2009.
2. 2. M. P. Jahan, P. Kakawand, E. L. M. Kwang, M. Rahman, Y. S. Wong, An experimental investigation into the micro-electro-discharge machining behaviour of aluminium alloy (AA 2024), The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 78(5-8), 1127-1139, 2015.
3. 3. A. Çakır, AA 7075 ve AA 2024 Alüminyum Malzemelerine Delik Delinmesinde Soğutma Yöntemlerinin İşleme Performansına Etkilerinin İncelenmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 2015.
4. 4. Ç. V. Yıldırım, Investigation of hard turning performance of eco-friendly cooling strategies: Cryogenic cooling and nanofluid based MQL, Tribology International, 144, 106127, 2020.
5. 5. H. J. Kim, K. J. Seo, K. H. Kang, D. E. Kim, Nano-lubrication: A review, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 17(6), 829-841, 2016.
6. 6. Ç. V. Yıldırım, T. Kivak, F. Erzincanli, I. Uygur, M. Sarikaya, Optimization of MQL Parameters Using the Taguchi Method in Milling of Nickel Based Waspaloy. Gazi University Journal of Science, 30(2), 173-186, 2017.
7. 7. Z. Q. Liu, X. J. Cai, M. Chen, Q. L. An, Investigation of cutting force and temperature of end-milling Ti–6Al–4V with different minimum quantity lubrication (MQL) parameters. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 225(8), 1273-1279, 2011.
8. 8. A. Moghadassi, S. Masoud Hosseini, D. Henneke, A. Elkamel, A model of nanofluids effective thermal conductivity based on dimensionless groups, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 96(1), 81-84, 2009.

9. 9. Ç. V. Yıldırım, M. Sarıkaya, T. Kıvak, Ş. Şirin, The effect of addition of hBN nanoparticles to nanofluid-MQL on tool wear patterns, tool life, roughness and temperature in turning of Ni-based Inconel 625, Tribology International, 134, 443-456, 2019.
10. 10. N. Talib, E. A. Rahim, Performance of modified jatropha oil in combination with hexagonal boron nitride particles as a bio-based lubricant for green machining, Tribology International, 118, 89-104, 2018.
11. 11. Ş. Şirin, T. Kıvak, Performances of different eco-friendly nanofluid lubricants in the milling of Inconel X-750 superalloy. Tribology International, 137, 180-192, 2019.
12. 12. A. Marques, M. P. Suarez, W. F. Sales, Á. R. Machado, Turning of Inconel 718 with whisker-reinforced ceramic tools applying vegetable-based cutting fluid mixed with solid lubricants by MQL. Journal of Materials Processing Technology, 266, 530-543, 2019.
13. 13. T. M. Duc, T. Q. Chien, Performance evaluation of MQL parameters using Al2O3 and MoS2 nanofluids in hard turning 90CrSi steel, Lubricants, 7(5), 40, 2019.
14. 14. M. Sarıkaya, A. Güllü, Taguchi design and response surface methodology based analysis of machining parameters in CNC turning under MQL, Journal of Cleaner Production, 65, 604-616, 2014.
15. 15. D. Fratila, C. Caizar, Investigation of the influence of process parameters and cooling method on the surface quality of AISI-1045 during turning, Materials and Manufacturing Processes, 27 (10), 1123-1128, 2010.
16. 16. M. Amrita, R. R. Srikant, A. V. Sitaramaraju, Performance evaluation of nanographite-based cutting fluid in machining process, Materials and Manufacturing Processes, 29(5), 600-605, 2014.
17. 17. R. Padmini, P. Vamsi Krishna, K. M. Rao, Effectiveness of vegetable oil based nanofluids as potential cutting fluids in turning AISI 1040 steel, Tribology International 94, 490-501, 2016.
18. 18. S. Yağmur, A. Acır, U. Şeker, M. Günay, Delik delme işlemlerinde kesme parametrelerinin kesme bölgesindeki sıcaklığa etkisinin deneysel incelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(1), 1-6, 2013.
19. 19. O. Öndin, T. Kıvak, M. Sarıkaya, Ç. V. Yıldırım, Investigation of the influence of MWCNTs mixed nanofluid on the machinability characteristics of PH 13-8 Mo stainless steel. Tribology International, 148, 106323, 2020.
20. 20. M. Sayuti, A. A. D. Sarhan, F. Salem, Novel uses of SiO2 nano-lubrication system in hard turning process of hardened steel AISI4140 for less tool wear, surface roughness and oil consumption. J. Clean. Prod. 67, 265–276, 2014.
21. 21. T. Kıvak, Optimization of surface roughness and flank wear using the Taguchi method in milling of Hadfield steel with PVD and CVD coated inserts, Measurement, 50 (1), 19-28, 2014.