Tİ6AL4V SÜPER ALAŞIMININ YÜKSEK BASINÇLI SOĞUTMA ŞARTLARINDA FREZELENMESİNDE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN TAGUCHİ YÖNTEMİ İLE OPTİMİZASYONU

Abstract

Bu çalışmada, Ti6Al4V süper alaşımının yüksek basınçlı soğutma şartlarında frezelenmesi esnasında, kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkileri araştırılmış ve optimum işleme şartları tespit edilmiştir. Kesme hızı, ilerleme oranı, soğutma sıvısı basınç değeri dört farklı seviyede tanımlanmış ve Taguchi L16 ortogonal dizisi ile deney tasarımı gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda kesme parametrelerine bağlı olarak elde edilen yüzey pürüzlülüğü değerleri için varyans analizi (ANOVA) yapılarak deney parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca Taguchi optimizasyon yöntemi ile sinyal/gürültü (S/G) oranı esas alınıp minimum yüzey pürüzlülüğü için optimum kesme şartları belirlenmiştir. Son olarak optimum deney şartlarında doğrulama deneyi yapılarak optimizasyonun başarıyla uygulandığı tespit edilmiştir.

Keywords

• Frezeleme, yüksek basınçlı soğutma, ANOVA, Taguchi yöntemi, yüzey pürüzlülüğü

OPTIMIZATION OF SURFACE ROUGHNESS BY USING TAGUCHI METHOD IN MILLING OF TI-6AL-4V SUPER- ALLOY AT HIGHPRESSURE COOLİNG CONDITIONS

Abstract

In this study, effects of cutting parameters on surface roughness during the milling of the super alloy, Ti6Al4V, using highly-pressurized cooling have been investigated and the optimum processing conditions have been detected. Cutting speed, feeding rate, cooling fluid pressure value have been expressed at four different levels and the experimental design has been achieved by Taguchi L16 orthogonal sequence. At the end of the experiments, variance analysis (ANOVA) was performed for the surface roughness values obtained based on the cutting parameters and the effect of experimental parameters on surface roughness has been investigated. Moreover, optimum cutting conditions have been defined for minimum surface roughness, depending on signal/noise (S/N) ration, using the Taguchi optimization method. Finally, it was detected that the optimization was applied successfully, by performing verification experiment under optimum experimental conditions.

Keywords

• Milling, highly-pressurized cooling, Variance Analysis (ANOVA), the method of Taguchi, surface roughness

References

1. Acır A., (2003). Talaş kaldırma işlemlerinde yüzey pürüzlülüğüne etki eden faktörlerin incelenmesi. II. Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, 209-216, Konya.
2. Benardos, P.G., Vosniakos, G.C., (2002). Prediction of surface roughness in CNC face milling using neural Networks and Taguchi’s design of experiments. Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 18, 343-354.
3. Courbon C., Kramar D., (2009). Investigation of machining performance in high-pressure jet assisted turning of Inconel 718: An experimental study. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 49, 1114–1125.
4. Çakır, O., Kıyak, M., Altan, E., (2003). Titanyum ve alaşımlarının talaşlı şekillendirilmesi. II. Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, 21-30, Konya.
5. Çaydaş, U. (2008). Ti6Al4V alaşımının elektro erozyon ve elektro kimyasal işleme yöntemleriyle işlenebilirliğinin araştırılması. Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 195s., Elazığ.
6. Çelik, İ., Karakoç, F., (2007). Yüzey pürüzlülüğünün işlenen yüzey boyunca değişkenliği. IV. Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, 155-166, Konya.
7. Çetin, M.H. (2010). Bitkisel esaslı kesme sıvılarının tornalamadaki performansının araştırılması. Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi,190 s., Gebze.
8. Davim, J.P., Figueira, L. (2006). Machinability evaluation in hard turning of cold work tool steel (D2) with ceramic tools using statistical techniques. Journal of Materials Processing Technology, 1186-1191.

9. Demirayak, İ., Çakır, M.C., (2007). Kesme parametreleri ve kaplama tabakasının iş parçası yüzey kalitesi üzerindeki etkilerinin incelenmesi. IV. Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, 263-272, Konya.
10. Ding, T., Zhang, S., Wang, Y., Zhu, X. (2010). Empirical models and optimal cutting parameters for cutting forces and surface roughness in hard milling of AISI H13 steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 51, 45-55.
11. Fratila, D., Caizar, C. (2011). Application of Taguchi method to selection of optimal lubrication and cutting conditions in face milling of AlMg3. Journal of Cleaner Production, 19, 640-645.
12. Gökçe, B., Taşgetiren, S. (2009). Kalite için deney tasarımı. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, cilt: 6, No:1, 71-83.
13. Güngör, O. (2011). Kesici takım titreşimlerinin gerçek zamanlı izlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 88 s., Isparta.
14. Hascalik, A., Caydas, U. (2008). Optimization of turning parameters for surface roughness and tool life based on the Taguchi method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 38, 896–903.
15. İşbilir, F. (2006). Takım ömrünün sebep-sonuç diyagramları ile açıklanması, yüzey pürüzlülüğü ve takım ömrüne etkili faktörlerin analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,Yüksek Lisans Tezi, 85s., Ankara.
16. Kopac, J., Bahor, M., Sokovic, M. (2002). Optimal machining parameters for acheiving the desired surface roughness in fine turning of cold pre-formed steel workpieces. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 42, 707-716.
17. Kuram, E., Özçelik B., Demirbaş E., Şık E., (2010). Effects of the cutting fluid types and cutting parameters on surface roughness and thrust force. The World Congress on Engineering, London, U.K.
18. Meral, G., Sarıkaya, M., Dilipak, H. (2011a). Delik delme uygulamalarında delik kalitesinin Taguchi yöntemi ile optimizasyonu. Mühendis ve Makina Dergisi, cilt: 52, sayı: 619, 42-49.
19. Meral, G., Sarıkaya, M., Dilipak, H. (2011b). Delme işlemlerinde kesme parametrelerinin Taguchi yöntemiyle optimizasyonu. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt:27, sayı:4, 332-338.
20. Özçelik, B., Kuram, E., Sert, A. (2011). Düzlem yüzey frezelemede takım tutucuları ve kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkisi. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, cilt: 8, No:1, 1-13.
21. Özses, B. (2002). Bilgisayar sayısal denetimli takım tezgahlarında değişik işleme koşullarının yüzey pürüzlülüğüne etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 114s., Ankara.
22. Routara, B.C., Bandyopadhyay, A., Sahoo, P. (2009). Roughness modeling and optimization in CNC end milling using response surface method: effect of workpiece material variation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 40, 1166- 1180.
23. Sakarya, N., Göloğlu, C. (2006). Taguchi yöntemi ile cep işlemede kullanılan takım yolu hareketlerinin ve kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin belirlenmesi. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 21, No.4, 603-611.
24. Savaskan, M., Taptık Y., Ürgen M. (2004). Deney Tasarımı Yöntemi ile Matkap Uçlarında Performans Optimizasyonu. İTÜ Dergisi/d Mühendislik, 3 (6), 117-128.
25. Şirvancı, M. (1997). Kalite için deney tasarımı. Literatür yayınları.
26. Taguchi, G., Konishi, S. (1987). Orthogonal Arrays and Linear Graphs. American Supplier Institute.
27. Yang, Y.K., Chuang, M.T., Lin, S.S. (2009). Optimization of dry machining parameters for high-purity graphite in end milling process via design of experiments methods. Journal of Materials Processing Technology, 209, 4395-4400.
28. Zhang, J.Z., Chen, J.C., Kirby, E.D. ( 2007). Surface roughness optimization in an end- milling operation using the Taguchi design method. Journal of Materials Processing Technology, 184, 233-239.