Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Investigation of the Effect on Tool Wear of Nanoparticle Added Lubrication in Milling of Waspaloy Super Alloy

Yıl 2019, Cilt: 7 Sayı: 1, 466 - 476, 31.01.2019
https://doi.org/10.29130/dubited.459663

Öz

The use of cutting fluids is of great importance in order to increase the machinability efficiency of difficult-tocut materials such as Waspaloy. However, the use of extreme cutting fluid is concerned by manufacturers in such
issues as the environment, human health and production cost. One of the alternative methods to minimize these
concern is the Minimum Quantity Lubrication (MQL) system. Moreover, researches are continued to reduce the
amount of cutting fluids. In this study, it was intended to further reduce the amount of cutting fluid so
nanoparticle was added to the contents of the cutting fluid in the MQL system. For this purpose, Waspaloy
milling experiment were carried out under dry, MQL and NanoMQL (1 vol% Al2O3) conditions and the differences between cooling/lubrication methods have been revealed. Tool wear was selected as output
parameter during milling experiments. Three different cutting speeds (20, 40, 60 m/min) and three different feed
rates (0.05, 0.10 and 0.15 mm/rev) were selected as cutting parameters. According to the analysis of the
experiment results, the optimum wear value was 20 m/min cutting speed, 0.05 mm/rev feed rate and NanoMMY
cutting conditions.

Kaynakça

  • [1] M.M.S. Prasad and R.R. Srikant, “Performance evaluation of nano graphite inclusions in cutting fluids with MQL technique in turning of AISI 1040 steel,” International Journal of Research in Engineering and Technology, vol. 2, no. 11, pp. 381-393, 2013.
  • [2] Ç.V. Yıldırım, T. Kıvak, M. Sarıkaya and F. Erzincanlı, “Determination of MQL parameters contributing to sustainable machining in the milling of nickel-base superalloy Waspaloy,” Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 42, no. 11, pp. 4667-4681, 2017.
  • [3] M. Hadad and B. Sadeghi, “Minimum quantity lubrication-MQL turning of AISI 4140 steel alloy,” Journal of Cleaner Production, vol. 54, pp. 332-343, 2013.
  • [4] T.K. Nguyen, I. Do and P. Know, “A tribological study of vegetable oil enhanced by nanoplatelets and implication in MQL machining,” International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol. 13, no. 7, pp. 1077-1083, 2012.
  • [5] F. Klocke and G. Eisenblätter, “Dry cutting,” Cirp Annals, vol. 46, no. 2, pp. 519-526, 1997.
  • [6] A. Uysal, F. Demiren and E. Altan, “Applying minimum quantity lubrication (MQL) method on milling of martensitic stainless steel by using nano MoS2 reinforced vegetable cutting fluid,” Procedia-Social and Behavioral Sciences, vol. 195, pp. 2742-2747, 2015.
  • [7] K.H. Park, G.D. Yang, M.A. Suhaimi, D.Y. Lee, T.G. Kim and S.W. Lee, “The effect of cryogenic cooling and minimum quantity lubrication on end milling of titanium alloy Ti-6Al-4V," Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 29, no. 12, pp. 5121-5126, 2015.
  • [8] K.H. Park, B. Ewald and P.Y. Kwon, “Effect of nano-enhanced lubricant in minimum quantity lubrication balling milling," Journal of tribology, vol. 133, no. 3, pp. 031803-031811, 2011.
  • [9] B. Rahmati, A.A.D. Sarhan and M. Sayuti, “Morphology of surface generated by end milling AL6061-T6 using molybdenum disulfide (MoS2) nanolubrication in end milling machining," Journal of Cleaner Production, vol. 66, no. 1, pp. 685-691, 2014.
  • [10] M. Sayuti, A.A.D. Sarhan and F. Salem, “Novel uses of SiO2 nano-lubrication system in hard turning process of hardened steel AISI 4140 for less tool wear, surface roughness and oil consumption," Journal of Cleaner Production, vol. 67, no. 1, pp. 265-276, 2014.
  • [11] A.K. Sharma, R.K. Singh, A.R. Dixit and A.K. Tiwari, " Characterization and experimental investigation of Al2O3 nanoparticle based cutting fluid in turning of AISI 1040 steel under minimum quantity lubrication (MQL)," Materials Today: Proceedings, vol. 3, no. 6, pp. 1899-1906, 2016.
  • [12] H. Hegab, U. Umer, M. Soliman and H.A. Kishawy, "Effects of nano-cutting fluids on tool performance and chip morphology during machining Inconel 718," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 96, no. 9-12, pp. 3449-3458, 2018.
  • [13] M. Hadi and R. Atefi, "Effect of minimum quantity lubrication with gamma-Al2O3 nanoparticles on surface roughness in milling AISI D3 steel," Indian Journal of Science and Technology, vol. 8, no. 3, pp. 130-135, 2015.
  • [14] G. Uzun ve Y. Turgut, “DIN 1.2344 ve DIN 1.2379 takım çeliklerine uygulanan dolgu kaynaklarının frezelenmesinde kesme parametrelerinin incelenmesi,” 4th International Conference on Welding Technologies and Exhibition (ICWET’16), Gaziantep, Türkiye, 2016, ss. 1437-1445.
  • [15] 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, vol. 50, no. 1, pp. 19-28, 2014.
  • [16] J.L. Rosa, A. Robin, M.B. Silva, C.A. Baldan and M.P. Peres, “Electrodeposition of copper on titanium wires: Taguchi experimental design approach," Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 3, pp. 1181-1188, 2009.
  • [17] M.K. Balki, C. Sayin and M. Sarıkaya, “Optimization of the operating parameters based on Taguchi method in an SI engine used pure gasoline, ethanol and methanol,” Fuel, vol. 180, no. 1, pp. 630-637, 2016.

Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Yıl 2019, Cilt: 7 Sayı: 1, 466 - 476, 31.01.2019
https://doi.org/10.29130/dubited.459663

Öz

Waspaloy gibi işlenebilirliği zor malzemelerin işleme verimliliğini artırmak için, kesme sıvısı kullanımı büyük
önem taşımaktadır. Ancak, aşırı kesme sıvısı kullanımı çevre, çalışan sağlığı ve üretim maliyeti gibi konularda
imalatçıları endişelendirmektedir. Bu endişeleri minimuma indirmek için kullanılan alternatif yöntemlerden
birisi de Minimum Miktarda Yağlama (MMY) sistemidir. Bununla beraber, kesme sıvısı miktarının azaltılması
için çalışmalar artarak devam etmektedir. Bu çalışmada, MMY sisteminde kullanılan kesme sıvısının içerisine
nanopartikül katkı maddesi eklenerek kullanılan kesme sıvısı miktarını daha da azaltmak amaçlanmıştır. Bu
amaç doğrultusunda, Waspaloy süper alaşımı; kuru, MMY ve NanoMMY (hacimce %1 Al2O3) şartları altında
işlenmiş ve soğutma/yağlama yöntemleri arasındaki farklar ortaya konulmuştur. Frezeleme deneyleri esnasında
çıktı olarak takım aşınması seçilmiştir. Kesme parametresi olarak ise üç farklı kesme hızı (20, 40, 60 m/dak) ve
üç farklı ilerleme hızı (0,05-0,10 ve 0,15 mm/dev) seçilmiştir. Deney sonuçlarının analizine göre, optimum
aşınma değeri 20 m/dak kesme hızı, 0,05 mm/dev ilerleme ve NanoMMY şartları altında gerçekleşmiştir.

Kaynakça

  • [1] M.M.S. Prasad and R.R. Srikant, “Performance evaluation of nano graphite inclusions in cutting fluids with MQL technique in turning of AISI 1040 steel,” International Journal of Research in Engineering and Technology, vol. 2, no. 11, pp. 381-393, 2013.
  • [2] Ç.V. Yıldırım, T. Kıvak, M. Sarıkaya and F. Erzincanlı, “Determination of MQL parameters contributing to sustainable machining in the milling of nickel-base superalloy Waspaloy,” Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 42, no. 11, pp. 4667-4681, 2017.
  • [3] M. Hadad and B. Sadeghi, “Minimum quantity lubrication-MQL turning of AISI 4140 steel alloy,” Journal of Cleaner Production, vol. 54, pp. 332-343, 2013.
  • [4] T.K. Nguyen, I. Do and P. Know, “A tribological study of vegetable oil enhanced by nanoplatelets and implication in MQL machining,” International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol. 13, no. 7, pp. 1077-1083, 2012.
  • [5] F. Klocke and G. Eisenblätter, “Dry cutting,” Cirp Annals, vol. 46, no. 2, pp. 519-526, 1997.
  • [6] A. Uysal, F. Demiren and E. Altan, “Applying minimum quantity lubrication (MQL) method on milling of martensitic stainless steel by using nano MoS2 reinforced vegetable cutting fluid,” Procedia-Social and Behavioral Sciences, vol. 195, pp. 2742-2747, 2015.
  • [7] K.H. Park, G.D. Yang, M.A. Suhaimi, D.Y. Lee, T.G. Kim and S.W. Lee, “The effect of cryogenic cooling and minimum quantity lubrication on end milling of titanium alloy Ti-6Al-4V," Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 29, no. 12, pp. 5121-5126, 2015.
  • [8] K.H. Park, B. Ewald and P.Y. Kwon, “Effect of nano-enhanced lubricant in minimum quantity lubrication balling milling," Journal of tribology, vol. 133, no. 3, pp. 031803-031811, 2011.
  • [9] B. Rahmati, A.A.D. Sarhan and M. Sayuti, “Morphology of surface generated by end milling AL6061-T6 using molybdenum disulfide (MoS2) nanolubrication in end milling machining," Journal of Cleaner Production, vol. 66, no. 1, pp. 685-691, 2014.
  • [10] M. Sayuti, A.A.D. Sarhan and F. Salem, “Novel uses of SiO2 nano-lubrication system in hard turning process of hardened steel AISI 4140 for less tool wear, surface roughness and oil consumption," Journal of Cleaner Production, vol. 67, no. 1, pp. 265-276, 2014.
  • [11] A.K. Sharma, R.K. Singh, A.R. Dixit and A.K. Tiwari, " Characterization and experimental investigation of Al2O3 nanoparticle based cutting fluid in turning of AISI 1040 steel under minimum quantity lubrication (MQL)," Materials Today: Proceedings, vol. 3, no. 6, pp. 1899-1906, 2016.
  • [12] H. Hegab, U. Umer, M. Soliman and H.A. Kishawy, "Effects of nano-cutting fluids on tool performance and chip morphology during machining Inconel 718," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 96, no. 9-12, pp. 3449-3458, 2018.
  • [13] M. Hadi and R. Atefi, "Effect of minimum quantity lubrication with gamma-Al2O3 nanoparticles on surface roughness in milling AISI D3 steel," Indian Journal of Science and Technology, vol. 8, no. 3, pp. 130-135, 2015.
  • [14] G. Uzun ve Y. Turgut, “DIN 1.2344 ve DIN 1.2379 takım çeliklerine uygulanan dolgu kaynaklarının frezelenmesinde kesme parametrelerinin incelenmesi,” 4th International Conference on Welding Technologies and Exhibition (ICWET’16), Gaziantep, Türkiye, 2016, ss. 1437-1445.
  • [15] 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, vol. 50, no. 1, pp. 19-28, 2014.
  • [16] J.L. Rosa, A. Robin, M.B. Silva, C.A. Baldan and M.P. Peres, “Electrodeposition of copper on titanium wires: Taguchi experimental design approach," Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 3, pp. 1181-1188, 2009.
  • [17] M.K. Balki, C. Sayin and M. Sarıkaya, “Optimization of the operating parameters based on Taguchi method in an SI engine used pure gasoline, ethanol and methanol,” Fuel, vol. 180, no. 1, pp. 630-637, 2016.
Toplam 17 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Çağri Vakkas Yıldırım

Şenol Şirin 0000-0002-3629-9003

Turgay Kıvak

Yayımlanma Tarihi 31 Ocak 2019
Yayımlandığı Sayı Yıl 2019 Cilt: 7 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Yıldırım, Ç. V., Şirin, Ş., & Kıvak, T. (2019). Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Duzce University Journal of Science and Technology, 7(1), 466-476. https://doi.org/10.29130/dubited.459663
AMA Yıldırım ÇV, Şirin Ş, Kıvak T. Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. DÜBİTED. Ocak 2019;7(1):466-476. doi:10.29130/dubited.459663
Chicago Yıldırım, Çağri Vakkas, Şenol Şirin, ve Turgay Kıvak. “Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”. Duzce University Journal of Science and Technology 7, sy. 1 (Ocak 2019): 466-76. https://doi.org/10.29130/dubited.459663.
EndNote Yıldırım ÇV, Şirin Ş, Kıvak T (01 Ocak 2019) Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. Duzce University Journal of Science and Technology 7 1 466–476.
IEEE Ç. V. Yıldırım, Ş. Şirin, ve T. Kıvak, “Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”, DÜBİTED, c. 7, sy. 1, ss. 466–476, 2019, doi: 10.29130/dubited.459663.
ISNAD Yıldırım, Çağri Vakkas vd. “Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”. Duzce University Journal of Science and Technology 7/1 (Ocak 2019), 466-476. https://doi.org/10.29130/dubited.459663.
JAMA Yıldırım ÇV, Şirin Ş, Kıvak T. Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. DÜBİTED. 2019;7:466–476.
MLA Yıldırım, Çağri Vakkas vd. “Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması”. Duzce University Journal of Science and Technology, c. 7, sy. 1, 2019, ss. 466-7, doi:10.29130/dubited.459663.
Vancouver Yıldırım ÇV, Şirin Ş, Kıvak T. Waspaloy Süper Alaşımının Frezelenmesinde Nanopartikül Katkılı Yağlamanın Takım Aşınması Üzerindeki Etkisinin Araştırılması. DÜBİTED. 2019;7(1):466-7.