CuZn15 Pirinç Malzemenin Delinme Performansının İncelenmesi

Öz

Pirinç temelde bir bakır çinko alaşımıdır. Çinko, pirincin mukavemetini arttırarak ona sertlik ve aşınma direnci katar. Pirinç, üretilmesi kolay ve şekillendirilebilme kabiliyeti yüksek bir bakır alaşımdır. Bu nedenle birçok sektörde yaygın ve uzun soluklu kullanım imkânı bulmuştur. Matkapla delik delme basit yapısı ve ekonomikliği ile halen yaygın olarak kullanılan imalat yöntemlerinden biridir. Bu çalışmada, CuZn15 pirinç alaşımı dört kontrol faktörü (kesme hızı, ilerleme miktarı, matkap uç açısı ve kaplama durumu) dikkate alınarak iki kalite karakteristiği (kesme kuvveti ve kesici takım sıcaklığı) açısından delme deneylerine tabi tutulmuştur. Kontrol faktörlerinin kalite karakteristikleri üzerindeki etkileri regresyon analizi ile modellenmiş ve Taguchi metodu ile optimum delme şartları belirlenmeye çalışılmıştır. %95 güven aralığında varyans analizi yapılarak kontrol faktörlerinin etki oranları hesaplanmıştır. Doğrulama deneyleri ile de optimizasyon test edilmiştir. Deneyler sonucunda kesme kuvveti üzerinde etkili olan kontrol faktörlerinin önem sıralamasının sırasıyla ilerleme miktarı, uç açısı, kesme hızı ve kaplama durumu olduğu, kesici takım sıcaklığı üzerinde etkili olan kontrol faktörlerinin önem sıralamasının ise kesme hızı, uç açısı, ilerleme miktarı ve kaplama durumu olduğu görülmüştür. Elde edilen bu sonuçlara göre, kesme kuvveti ve kesici takım sıcaklığı açısından 0,05 anlamlılık düzeyinde yapılan optimizasyonun uygun olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Pirinç
• Delik delme
• Kesme parametreleri
• Taguchi metodu
• Regresyon analizi

Investigation of Drilling Performance of CuZn15 Brass Material

Abstract

Brass is basically a copper-zinc alloy. Zinc increases the strength of the brass, adding hardness and wear resistance to it. Brass is a copper alloy that is easy to produce and highly capable of forming. Therefore, it has found widespread and long-term use in many sectors. Drilling is one of the widely used machining methods with its simple structure and economy. In this study, CuZn15 brass alloy has been subjected to drilling tests in terms of two quality characteristics (cutting force and cutting tool temperature) considering four control factors (cutting speed, feed rate, drill bit angle and coating state). The effects of control factors on quality characteristics were modelled by regression analysis and optimum drilling conditions were tried to be determined by Taguchi method. For 95% confidence interval, the effective rates of control factors were calculated by variance analysis. Optimization was also tested by verification experiments. As a result of the experiments, it was observed that the order of importance of the control factors affecting the cutting force was the feed rate, the bit angle, the cutting speed and the coating state respectively, and the order of importance of the control factors affecting the cutting tool temperature was the cutting speed, the bit angle, the feed rate and the coating state. According to these results, optimization made at the level of 0.05 significance in terms of cutting force and cutting tool temperature was found appropriate.

Keywords

• Brass
• Drilling
• Cutting parameters
• Taguchi method
• Regression analysis

Kaynakça

1. Şentürk, B.S., “Pirinç alaşımlarının ekstrüzyonunda meydana gelen üretim hatalarının tespiti, nedenleri ve çözüm yolları”, İTÜ Institute of Science, Master's Thesis, 2007.
2. Brady, G.S., “Materials handbook: An encyclopedia for purchasing managers, engineers, executives and foremen”, McGraw-Hill Book Company INC, New York, 1991.
3. Gokce, H., “Optimization of Cutting Tool and Cutting Parameters in Face Milling of Custom 450 through the Taguchi Method” Advances in Materials Science and Engineering, 2019.
4. Ersümer, A., “Bakır ve Alaşımlarının Dökümü ve Isıl İşlemleri”, İTÜ Bookstore, İstanbul, 1976.
5. Kurt, M., Kaynak, Y., Bakır, B., Köklü, U., Atakök, G., Kutlu, L. “Experimental Investigation and Taguchi Optimization for The Effect of Cutting Parameters on the Drilling of Al2024-T4 Alloy with Diamond Like Carbon Coated Drills”, Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, Karabük, Türkiye, 2009.
6. Colligan, K. “New Tool Drills Both Titanium and Carbon Composites”, American Machinist, 138(10):56-58, 1994.
7. Kim, D., Ramulu, M. “Cutting and drilling characteristics of hybrid titanium composite laminate”, In Proceedings of Materials and Processing Technologies for Revolutionary Applications Fall Technical Conference, Seattle, Washington, 1-8, 2005.
8. Lambert, B.K. “Prediction of force, torque and burr length in drilling titanium-composite materials”, SME Technical Paper MR79:363,1979.

9. Bayraktar, Ş., Siyambaş, Y., Turgut, Y. “Delik delme prosesi: bir araştırma”, Sakarya University Institute of Science, Master's Thesis, 21(2):120-130, 2017.
10. Meral, G., Dilipak, H., Sarıkaya, M., “AISI 1050 Malzemenin Delinmesinde Delme Parametrelerinin Delik Kalitesi Üzerindeki Etkisinin Çoklu Regresyon Metoduyla Modellenmesi”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 8(1): 37-46, 2011.
11. Dhar, N.R., Ahmed, N.T., Islam, S., “An Experimental Investigation on Effect of Minumum Quantity Lubrication in Machining AISI 1040 Steel”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 47, 748-753, 2007.
12. Çakır, A., Bahtiyar, O., Şeker, U., “Farklı soğutma şartları ile farklı kesme parametrelerinin AA7075 ve AA2024 alüminyum alaşımlarında delik delme işlemlerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi”, 16. Uluslararası Makina Tasarım ve İmalat Kongresi, İzmir, Türkiye, 2014.
13. Bahçe, E., Kılıçkap, E., Özel, C. “Al-5005’in delinmesinde delme parametrelerinin çapak oluşumuna etkisinin araştırılması”, 2.Ulusal Tasarım İmalat ve Analizi Kongresi, Balıkesir.
14. Timata, M., Saikaew, C. “Influences of Spindle Speed and Feed Rate on Exit Burr Height and Workpiece Diameter in Drilling Forging Brass”, Solid State Phenomena - Metallurgy Technology and Materials VI, 279, 67-71, 2018.
15. Iwata, K., Moriwaki, T., Hoshi, T. “Basic Study of High Speed Micro Deep Drilling”, CIRP Annals, 30(1), 27-30, 1981.
16. Iwata, K., Moriwaki, T., Hoshikawa, T. “Fundamental Study of High Speed Micro Deep Drilling”, Journal of the Japan Society of Precision Engineering, 49(2), 240-246, 1983.
17. Vergara, J., Damm, S., Villanueva, J., Godoy, J.M., Tikal, F. “Bush making by thermal flow drilling in copper and brass, The International Journal for Manufacturing Science & Production, 4(2), 103-111, 2001.
18. Kato, H., Nakata, S., Ikenaga, N., Sugita, H. “Improvement of Chip Evacuation in Drilling of Lead-Free Brass Using Micro Drill”, International Journal of Automation Technology, 8(6), 874-879, 2014.
19. Boopathia, M., Shankara, S., Manikandakumara, S., Rameshb, R. “Experimental Investigation of Friction Drilling on Brass, Aluminium and Stainless Steel”, Procedia Engineering, 64, 1219-1226, 2013.
20. Rahman, A.A., Mamat, A., Wagiman, A. “Effect of Machining Parameters on Hole Quality of Micro Drilling for Brass”, Modern Applied Science, 3(5), 221-230, 2009.
21. Imai, H., Li, S., Kondoh, K., Kosaka, Y., Kojima, A., Atsumi, H., Umeda, J. “Effect of Chromium Precipitation on Machinability of Sintered Brass Alloys Dispersed with Graphite Particles”, Materials Transactions, 52(7), 1426, 2011.
22. Balout, B., Songmene, V., Masounave, J. “An Experimental Study of Dust Generation During Dry Drilling of Pre-Cooled and Pre-Heated Workpiece Materials”, Journal of Manufacturing Processes, 9(1), 23-34, 2007.
23. Gaitondea, V.N., Karnik, S.R., Davimc, J.P. “Selection of optimal MQL and cutting conditions for enhancing machinability in turning of brass”, Journal of Materials Processing Technology, 204 (1-3), 459-464, 2008.
24. Online http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=7ab6a79123
25. Gökçe, H., Yavuz, M., Karayel, M. "İmalat Süreçlerinde Kesme Kuvvetlerinin Belirlenmesi Amaçlı Dinomometre Tasarımı ve İmalatı", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 3(2): 27-32, 2017.
26. Başar, G., Kahraman, F. "Delik işleme prosesinde kesme parametrelerinin Taguchi metodu ve regresyon analizi kullanılarak modellenmesi ve optimizasyonu" 2nd International Mediterranean Science and Engineering Congress, 688-695, 2017.
27. Karaca, F., “Cam elyaf takviyeli plastik kompozitlerde delme parametrelerinin deformasyon faktörüne etkisinin araştırılması”, Science and Eng. J of Fırat Univ., 28(2): 23-27, 2016.
28. Bayraktar, Ş., Turgut, Y. “Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin delinmesi üzerine bir araştırma”, 3.Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, Ankara, Türkiye, 2012.
29. Yılmaz, V., Yılmaz, C.Y., Sarıkaya, M., Özdemir, M. “Modelling of Performance Output in the Hole Drilling Process with Different Electrodes to X10CrAlSi24 sheet material”, ISITES 2015 Valencia –Spain, 1032-1041, 2015.
30. Başak H, “In processing of a spheroidized medium carbon steel, modelling with regression analysis of cutting forces and surface roughness affected by cutting parameters” Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 22(4), 253-258, 2016.
31. Aydemir, M.E. “Bazı optimizasyon yöntemlerinin yama anten problemlerindeki performansı”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29(3), 579-588, 2014.
32. M., Saat, “Kalite denetiminde Taguchi yaklaşımı”, Gazi Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 3, 97-108, 2000.
33. Çiftçi, İ., Gökçe, H., “Optimisation of cutting tool and cutting parameters in machining of molybdenum alloys through the Taguchi Method”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34(1), 201-213, 2019.
34. Ghani J.A., Choudhury I.A., Hassan H.H. “Application of Taguchi method in the optimization of end milling parameters”, Journal of Materials Processing Technology, 145, 84-92, 2004.
35. Günay M., “Optimization with Taguchi Method of Cutting Parameters and Tool Nose Radius in Machining of AISI 316l Steel”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28(3), 437-444, 2013.
36. Canel, T., Zeren, M. and Sınmazçelik, T. “Laser parameters optimization of surface treating of Al 6082-T6 with Taguchi method”, Optic & Laser Technology, 120, 105714, 2019.
37. Terzioğlu, H. “Analysis of effect factors on thermoelectric generator using Taguchi method”, Measurement, 149, 106992, 2020.
38. Pinar, A.M., Uluer, O., Kirmaci, V. “Optimization of counter flow Ranque–Hilsch vortex tube performance using Taguchi method”, International Journal of Refrigeration, 32(6): 1487-1494, 2009.
39. Maiyar, L.M., Ramanujam, R., Venkatesan, K. and Jerald, J. “Optimization of Machining Parameters for end Milling of Inconel 718 Super Alloy Using Taguchi based Grey Relational Analysis”, Procedia Engineering, 64, 1276-1282, 2013.
40. Gökçe, H., Çiftçi, İ. and Demir, H. “Cutting parameter optimization in shoulder milling of commercially pure molybdenum”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 40:360, 2018.
41. Korkmaz, M.E., Çakıroğlu, R., Yaşar, N., Özmen, R., Günay, M. “Al2014 Alüminyum Alaşımının Delinmesinde itme Kuvvetinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Analizi”, El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 6:1, 193-199, 2019.
42. Çaydaş, U., Çelik, M. “AA 7075-T6 alaşımının delinmesinde kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü, takım sıcaklığı ve ilerleme kuvvetine etkilerinin araştırılması”, Journal of Polytechnic, 20(2): 419-425, 2017.
43. Bayraktar, Ş. “Investıgatıng of Effects on Thrust Force and Burr Height of Cutting Parameters in Dry Drilling of AL5083 Alloy”, International Materials Symposium, 2016.