Termal sürtünmeli delme işleminde oluşan kovan boyutları ve mikro sertlik değişimlerinin araştırılması

Öz

Sürtünmeli delme, dönen bir takım ile iş parçası-takım ara yüzeyinde sürtünme sonucu oluşan ısının etkisiyle delik delme yöntemidir. Bu yöntemin amacı, ince cidarlı saclarda, deliğin üst kısmında oluşan çeper ve alt kısmında meydana gelen kovan için bağlantı uzunluğunun artırılmasıdır. Çalışma için, otomotiv ve havacılık endüstrisinde yaygın olarak kullanılan, t=2-10 mm kalınlıklarında A7075-T651 alaşımı ve St37 çelik saclar seçilmiştir. Deneysel çalışmalar TYT400 freze tezgâhında devir sayısı n=1120 d/d, f=25 mm/dak ilerleme hızında yapılmıştır. Takım koniklik açısı θ=36°, Ød=5, Ød=10, Ød=15,  Ød=20 mm çaplarında özel imal edilmiş yüksek hız çeliği (HSS) ve tungsten karbür (WC) takımlar kullanılmıştır. Çalışma takım çapının ve malzeme kalınlığının kovan yüksekliği, kovan çeper kalınlığı, mikro sertlik ve mikro yapı üzerindeki etkilerinin araştırılması amacıyla yapılmıştır. Çalışmanın sonucu olarak, A7075-T651 alaşımında en büyük kovan çeper kalınlığı h_ç=4,25 mm, en düşük kovan çeper kalınlığı h_ç=0,965 mm, en yüksek kovan boyu h_a=13,40 mm, en düşük kovan boyu ise h_a=3,43 mm olarak elde edilmiştir. St37 çeliği için ise en büyük kovan çeper kalınlığı h_ç=4,25 mm, en düşük kovan çeper kalınlığı h_ç=0,75 mm,  en yüksek kovan boyu ha=15,30 mm, en düşük kovan boyu h_a=4,16 mm olmuştur. En yüksek mikrosertlik değeri; A7075-T651 alaşımı için 82,3 HV, St37 çeliği için ise 183 HV olduğu tespit edilmiştir. Takım çapı ve malzeme kalınlığının kovan çeper kalınlığı, kovan yüksekliği ve mikro sertlik üzerinde önemli bir etkisinin olduğu gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Sürtünmeli delme,Kovan yüksekliği,Kovan çeper kalınlığı,Mikro sertlik

Kaynakça

1. Miller S. F. Wang H., and Shih A. J., “Experimental and Numerical Analysis of the Friction Drilling Process” Journal of Manufacturing Science and Engineering, 128, 802–810, 2006.
2. Miller S. F., Tao j and Shih A. J., “Friction Drilling of Cast Metals” International Journal of machine Tool and Manufacture, 46, 1526 – 1535, 2006.
3. Miller S.F, Blau P.J and Shih A.J., “Microstructural Alterations Associated With Friction Drilling of Steel, Aluminum, and Titanium” Journal of Materials Engineering and Performance, 14, 647-653, 2007.
4. Miller S. F and Shih A. J., “Thermo-Mechanical Finite Element Modelling of the Friction Drilling Process” Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann. Arbor. MI. 48109, 129, 531–538, 2007.
5. Chow H. M., Lee S. M and Yang L. D., “Machining Characteristics Study of Friction Drilling on AISI304 Stainless Steel” Journal of Materials Processing Technology, 207, 180–186, 2008.
6. Ku W.L., Sheu T.S, Chow H.M, Lee S.M, Yang L.D. and Lin Y.C., “Optimization of Machining Parameters of a Novel Friction Drilling Process” Journal of Materials Processing Technology, 207, 180-186, 2008.
7. Lee S., M., Chow H., M., Huang F, Y and Yan, B, H., “Friction Drilling of Austenitic Stainless Steel by Uncoated and PVD, AlCrN and TiAlN Coated Tungsten Carbide Tools” International Journal of Machine Tools & Manufacture, 49, 81–88, 2009.
8. Krishna, P.V.G, Kishore, K. and Satyanarayana, V.V., “Some İnvestigation In Friction Drilling AA6351 Using High Speed Steel Tools” ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol.5 No.3 March 2010. 11-15, 2010.

9. Pantawane P.D. and Ahuja, B.B., “Experimental Investigations and Multi-Objective Optimization of Friction Drilling Process on AISI1015” International Journal of Applied Engineering Research, Volume 2, No 2, 448-461, 2011.
10. Ku W.L, Hung C.L, Lee S.M and Chow H.M. “Optimization in Thermal Friction Drilling for SUS304 Stainless Steel” Int. J. Adv. Manuf. Technol. 53(9-12), 935-944, 2011.
11. Raju B. P. Swamy M. K. “Effect of Tool Material in Friction Drilling A Case Study” International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development, Vol. 2, Issue 4, Dec. 51-60, 2012.
12. Yang L.D. Ku W.L. Chow H.M. Wang D.A. and Lin Y.C., “Mar-M247, Haynes-230&Inconel-718 Study of Machining Characteristics for Ni-based Superalloys on Friction Drilling” Advanced Materials Research, Vol. 459, 632-637, 2012.
13. Raju B.P. and Swamy M.K., “Finite Element Simulation of a Friction Drilling Process Using Deform-3D” International Journal of Engineering Research and Applications, Vol. 2, 716-721, 2012.
14. Krasauskas P., Keselys T. and Kilikevicius S. “Experimental Investigation and Simulation of Stainless AISI304 Steel Thermo Mechanical Drilling” Proceedings of 17th International Conference-Mechanika, Vol.18, Issue 2, 150-154, 2012.
15. Boopathi M., Shankar S., Manikandakumar S and Ramesh R., “Experimental Investigation of Friction Drilling on Brass, Aluminium and Stainless Steel” Procedia Engineering, 64, 1219-1226, 2013.
16. Özek, C. and Demir Z., “A7075-T651 Alaşımının Sürtünmeli Delinmesinde Kovan Yüksekliğinin Malzeme Kalınlığına Göre Araştırılması”, Dicle Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Dergisi, 4(2): 61-67, 2013.
17. Özek, C. and Demir Z., “Investigate the Friction Drilling of Aluminium Alloys According to the Thermal Conductivity”, TEM Journal, 2(1): 93-101, 2013.
18. Kaya M. T., Aktaş A., Beylergil B and Akyıldız H. K.., “An Experimental Study on Friction Drilling of St12 Steel”, Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, 38, 3, 319-329, 2014.
19. Hynes N. R. J., Kumaran M. M., Rakesh, N and Gurubaran, C. K., “Numerical Analysis in Friction Drilling of AISI1020 Steel and AA6061-T6 Alloy” Recent Advances in Environmental and Earth Sciences and Economics, ISBN:978-1-61804-324-5, 145-149, 2015.
20. Sara E. B., Midany T. E. and Elshourbagy H., “Optimization of Thermal Friction Drilling Process Based on Taguchi Method and Fuzzy Logic Technique” International Journal of Science and Engineering Applications, ISSN-2319-7560, Volume 4, Issue 2, 55-59, 2015.
21. Wu J., Wen J. M and Wang Z.Y., “Study on the Predicted Model and Experiment of Drilling Forces in Drilling Ti6Al4V” Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 38 (2), 1-8, 2016.
22. Demir Z., “An Experimental Investigation of the Effect of Depth and Diameter of Pre-drilling on Friction Drilling of A7075-T651 Alloy”, Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies, 1(2): 46-56, 2016.
23. Eliseev A. A., Fortuna S.V. Kolubaev E.A. and Kalashnikova T. A., “Microstructure Modification of 2024 Aluminum Alloy Produced by Friction Drilling” Materials Science&Engineering, A691, 121-125, 2017.
24. M.B Bilgin., K. Gök and A Gök., 2017, “Three-dimensional Finite Element Model of Friction Drilling Process in Hot Forming Processes” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 231(3), 548-554, 2017.
25. Rajesh N., Hynes J., Kumar R., A Jebaraj and Sujana J., “Optimum Bushing Length in Thermal Drilling of Galvanized Steel Using Artificial Neural Network Coupled With Genetic Algorithm” Materials And Technology, ISSN1580-2949, MTAEC, 9, 51 (5), 813-822, 2017.
26. Sara A., E.B., Hazem E., Shourbagy E., Ahmed M.; Tawfik E.B., “Experimental and Thermo-Mechanical Modeling Optimization of Thermal Friction Drilling for AISI304 Stainless Steel” CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 20, 84-92, 2018.A