SÜPER ALAŞIMLAR VE WASPALOY’UN İŞLENEBİLİRLİĞİ İLE

Olgun ve Budak yaptıkları çalışmada, karbür takımlar ile kuru, ıslak ve MMY sistemi altında işlemenin takım ömrü, kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğüne etkilerini incelemişleridir. Deneyler esnasında Ç1050, Waspaloy ve Ti6Al4V malzemeleri kaplamalı karbür kesicilerle tornalanmıştır. Araştırmacılar kesme parametrelerini Ç1050 malzeme için 400m/dak kesme hızı, 0.2mm/dev ilerleme ve 1 mm kesme derinliği şeklinde seçerken Waspaloy ve Ti6Al4V malzemeleri için 45m/dak kesme hızı, 0.1mm/dev ilerleme ve 0.2 mm kesme derinliği şeklinde seçmişlerdir. Deney sonuçlarının analizini yapan araştırmacılar, Waspaloy’un işlenmesinde ıslak ve MMY sistemini kuru işleme ile kıyaslandığında takım ömründe %100 artış sağladığını görmüşlerdir. Araştırmacılar bu oranı Ç1050’nin işlenmesinde %14 olarak okurken Ti6Al4V’nin işlenmesinde benzer sonuçlar ortaya çıktığını görmüşlerdir. Araştırmacılar ayrıca kesme sıvısı kullanımının yüzey pürüzlülüğü üzerinde de olumlu etkiye sahip olduğunu iddia etmişlerdir [142].

Çakır ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, kızılötesi termometre kullanarak Waspaloy süper alaşımının tornalamasında kesme parametreleri ile kesme sıcaklığı arasındaki ilişkiyi incelemişlerdir. Bunun yanında, kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin incelenmesini de bu araştırmanın hedeflerinden birisi olarak belirlemişlerdir. Deneyler esnasında PVD yöntemiyle TiAlN-TiN kaplanmış karbür uç, kesme parametresi olarak kesme hızı (45, 65, 95 m/dak), ilerleme (0.05, 0.1, 0.15, 0.20 mm/dev) ve kesme derinliği (0.25, 0.50mm) seçilmiştir. İşleme sürecinde soğutma-yağlama sistemi kullanmayan araştırmacılar sonuç olarak, en yüksek kesme hızı-en düşük ilerleme kombinasyonunun en yüksek ısıyı oluşturduğunu görmüşlerdir. Benzer bir durum yüzey pürüzlülüğü için de geçerlidir. Yüksek kesme hızı-düşük ilerleme-yüksek kesme derinliği kombinasyonu daha iyi yüzey kalitesi ortaya çıkarmıştır [143].

Motorcu ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, kaplamalı (TiN) ve kaplamasız matkaplarla Waspaloy süper alaşımının delinmesinde kesici tipi, kesme hızı, ilerleme ve matkap uç açısının yüzey pürüzlülüğüne etkisini incelemişlerdir. Deney tasarımı olarak Taguchi L18 (21-33) kullanılmıştır. Doğrusal regresyon analizi aracılığıyla ikinci dereceden bir tahmin denklemi geliştirilmiş ve ortalama yüzey pürüzlülük değeri (Ra) için R2_=%96.9

bulunmuştur. Deney sonuçlarının analizini yapan araştırmacılar, yüzey pürüzlülüğü için parametre etkilerini matkap uç açısı için %49.44, ilerleme için %15.0, kesme hızı için %14.45 ve kesici tipi için %13.47 olarak bulmuşlar ve takım aşınması arttıkça yüzey pürüzlülüğünün de arttığını tespit etmişlerdir. Araştırmacılar deneyler sırasında ayrıca, spiral, sürekli ve kesikli olmak üzere üç tip talaş oluştuğunu gözlemlemişlerdir [144]. Obikawa ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, kesme sıvısı püskürtmenin talaş kaldırma üzerindeki etkilerini araştırmak için normal püskürtme ve mikro püskürtmeyi karşılaştırmışlardır. Deneyler esnasında, nikel bazlı süper alaşım olan Inconel 718’i çok katmanlı CVD- TiCN/Al2O3/TiN kaplamalı karbür kesici takımlar ile tornalamışlar ve

püskürtme hızının takım ömrü üzerindeki etkisini incelemişlerdir. Araştırmacılar deney sonuçlarını analiz ettikten sonra özel olarak tasarlanmış nozul ile mikro püskürtmenin takım ömrünü arttırmada oldukça etkili olduğunu iddia etmişlerdir [145].

Wang ve arkadaşları, kaplamalı ve kaplamasız karbür takımlar ile nikel esaslı süper alaşım olan İnconel 182’nin frezelenmesinde MMY sistemini kuru işleme ile karşılaştırmışlardır. Çalışma esnasında deney çıktısı olarak kesme kuvveti, kesme bölgesinde ortaya çıkan sıcaklık ve yüzey pürüzlülüğü ele alınmıştır. İşleme esnasında frezeleme yöntemi olarak hem aynı yönlü frezeleme hem de zıt yönlü frezelemeyi

kullanılmıştır. Araştırmacılar deney sonuçlarında, özellikle zıt yönlü frezelemede, MMY sisteminin kesme kuvveti üzerinde etkili olduğunu belirtmişlerdir. Bu durumda, MMY sisteminin takım aşınması üzerinde de etkili olduğunu iddia etmişlerdir. Ancak aynı yönlü frezelemede bu durum değişiklik göstermiştir. Sonuç olarak araştırmacılar, İnconel 182 süper alaşımının zıt yönlü frezelenmesinde MMY sisteminin takım aşınması ve üretim maliyetleri üzerinde etkili olduğunu iddia etmektedirler [146].

Olovsjö ve Nyborg yaptıkları çalışmada, farklı mikro yapılardaki İnconel 718 ve Waspaloy’un kaplamasız karbür takımlarla sabit kesme hızı (30m/dak), sabit ilerleme(0.1m/dev) ve sabit kesme derinliği (2mm) altında tornalayarak malzeme türüne bağlı olarak yanak aşınması, çentik aşınması, krater aşınması ve kesme kuvvetindeki değişimi incelemişlerdir. Deneyler esnasında suya oranı %7 olan mineral esaslı yağ-su karışımı kesme sıvısı olarak kullanılmıştır. İnconel 718 için farklı ısıl işlemlerde üç özdeş deney yapılırken bu sayı Waspaloy’da ikidir. Aşınma için yapılan deneylerde ayrı kesme kuvveti için yapılan deneylerde ayrı kesici takımlar kullanılarak deney yapılmıştır. Deney sonuçlarını inceleyen araştırmacılar, Waspaloy’un işlenmesi esnasında daha büyük dayanım ve kesme kuvveti, daha küçük yanak aşınması oluştuğunu görmüşlerdir. Ayrıca, işleme esnasında oksidasyon oluşumunun İnconel 718’e göre Waspaloy’da daha fazla olduğunu gören araştırmacılar adhezif direncin Waspaloy’da daha yüksek olduğunu tespit etmişlerdir [147].

Su ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, titanyum alaşımlarının yüksek hızda işlenmesi esnasında, kesme bölgesinde oluşan yüksek kesme sıcaklıklarının takım ömründeki azalmanın kesme sıvısı kullanımına bağlı olarak değişip değişmediğini incelemek için kaplamalı sementit karbür takımlarla Ti-6Al-4V alaşımının, yüksek hızda frezelenmesi esnasında uygulanan farklı soğutma ve yağlama şartlarının takım ömrü üzerindeki etkilerini araştırmışlardır. Yapılan çalışmada, takım ömrünü arttırmak için optimum soğutma-yağlama şartlarının belirlenmesini amaçlayan araştırmacılar, bu amaçla deneyler yürütmüş ve bu deneyleri kuru, ıslak, nitrojen-yağ buharı, 0-(-10) °C’de basınçlı soğuk nitrojen gazı gibi soğutma-yağlama koşullarında gerçekleştirilmişlerdir. Deney sonucunu inceleyen araştırmacılar, basınçlı soğuk nitrojen gazı-yağ buharı kesme koşullarının en iyi takım ömrünü sağlayan kesme koşulları olduğunu görmüşlerdir. Aşınma mekanizmalarını belirlemek için aşınmış takımların SEM’de analizi yapan araştırmacılar, bütün kesme koşulları altında serbest yüzey aşınmasının, baskın aşınma tipi olduğu gözlemlemişlerdir. Ayrıca, kaplamalı takımlar üzerinde difüzyon ve termal

yorulma mekanizmalarının baskın aşınma mekanizmaları olduğu tespit edilmiştir [148]. Ginting ve Nouari yaptıkları çalışmada, küresel parmak frezelerle Ti-6242S titanyum alaşımının frezelenmesinde, kaplamasız karbür takımların uygunluğunu incelenmişlerdir. Deneyler kuru kesme şartları altında iki farklı kesme hızı (60-150 m/dak) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Eksenel ve radyal kesme derinlikleri (2-8.8 mm) sabit tutularak, 0.1- 0.15 mm/diş olmak üzere iki farklı ilerleme hızı denenmiştir. Aşınmış takımlar üzerinde yapılan SEM analizlerinde, yanak aşınması ve kesici kenar üzerindeki aşırı dökülmelerin takım bozulması üzerinde ana etkiye sahip olduğu görülmüştür. Deneyde kullanılan her iki ilerleme hızında da yüksek kesme hızlarında işleme ile yüzey kalitesinin arttığı tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar metodu ile talaş oluşumu modellemesinin, titanyum alaşımlarının kuru kesme şartlarında işlenmesindeki, kesme parametrelerinin hesaplanması ve takım aşınma mekanizmalarının anlaşılmasına yardımcı olduğu ve iyi sonuçlar verdiği belirtilmiştir [149].

Lacalle ve arkadaşları, uzay endüstrisinde sıkça kullanılan iki alaşım; nikel esaslı alaşım Inconel 718 ve Ti-6Al-4V’in frezelenmesinde işleme verimliliğini arttırmaya yönelik bir çalışma yapmışlardır. Her iki alaşımın da sahip oldukları yüksek sıcaklık direnci ve mükemmel mekanik özelliklerinden dolayı çeşitli turbo-motor parçalarının imalatında yaygın bir şekilde kullanıldığını vurgulamışlardır. Yapılan çalışmada, bu alaşımların frezelenmesinin zor olmasına etki eden faktörler analiz edilmiştir. Frezeleme işleminin verimliliğini arttırmak için takım geometrisi ve kaplama malzemesi ile işleme parametrelerinin (kesme hızı, ilerleme hızı ve radyal kesme derinliği) etkileri değerlendirilmiştir. Araştırma sonucunda frezeleme işleminin verimliğini artırmaya yönelik başarılı sonuçlar elde edilmiştir [150].

Lacalle ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, Haynes 25, Inconel 718 gibi işlenebilirliği zor ısıya dirençli süper alaşımların PAM (Plasma Assisted Milling) yöntemi adı verilen uygulamayla bir ark kaynağı yardımıyla malzemeyi ısıtarak frezelenmesini deneysel olarak araştırmışlardır. Yapılan deneylerde TiA1N kaplamalı karbür uçlar kullanılmıştır. PAM yönteminden önce işleme parametreleri olarak 1 mm lik kesme derinliği ve 20 m/dak’lık kesme hızı kullanılmış ve 500 mm lik frezeleme işlemi gerçekleştirilmiştir. PAM yöntemi kullanılarak yapılan frezeleme işleminde ise kesme hızı 70 m/dak’ya çıkarılmış takım aşınması, kesme kuvveti ve malzemenin yapısındaki değişiklikler gözlenmiştir. Sonuç olarak PAM yönteminden önce 20 m/dak’lık kesme hızı %350 arttırılarak 70 m/dak’ya çıkarıldığında herhangi bir olumsuz sonuç oluşmamıştır.

Frezeleme esnasında kesme kuvvetlerinin %25 azaldığı, 0.5 mm olan takım aşınmasının 0.1 mm’ye düştüğü gözlenmiştir. Ayrıca PAM yardımıyla yapılan işlemenin, malzemenin yapısında olumlu değişiklikler doğurduğu ortaya çıkmıştır. Fakat PAM pahalı bir uygulama olmasına rağmen takım ömründeki artışın yeterli düzeyde olmadığı belirtilmiştir [151].

Benghersallah ve arkadaşları Stellite 6 kobalt esaslı süper alaşımın SANDVİK üretici firmasına ait 1030, H13A, 3040, 4240 ve 4030 kalitesine sahip kesici uçlarla frezede işlenebilirliğini araştırmışlardır. Mikroskop altında aşınma miktarlarını inceleyen araştırmacılar, kesici uçların aşınma miktarının 0.3 mm’ye ulaştığında işleme zamanlarının karşılaştırılmasını yapmış ve en iyi sonucu veren kesicilerin H13A ve 1030 kalitesine sahip uçlar olduğunu görülmüşlerdir. Bu iki kalitenin karşılaştırılması yapıldığında ise gerek 120 m/dak’lık, gerekse 190 m/dak’lık kesme hızında kaplamasız karbür uç olan H13A kalitesinin daha iyi sonuç verdiğini gözlemlemişlerdir [152].

6.2. MİNİMUM MİKTARDA YAĞLAMA İLE İLGİLİ YAPILAN ÇALIŞMALAR