Bu araştırmada imalat sanayinde yaygın olarak tercih edilen 16MnCr5 sementasyon çeliğinin son ürün değerlendirilmesinde; kriter olarak belirtilen yüzey sertliği ve efektif sertlik derinliğine etki eden kesme parametreleri ve ısıl işlemler araştırılmıştır. İstenilen yüzey sertlik değeri ve efektif sertlik derinliği göz önüne alınarak, bu çalışmadan sonraki zamnalarda uygun kesme parametreleri ve gerekli ısıl işlemlerin belirlenmesini sağlayacak yaklaşım geliştirilmiştir. Bu sayede ürün maliyetinin düşürülmesi ve zaman tasarrufu elde edilmesi gerçekleşmiştir.
Araştırmada 16MnCr5 çeliğini tornalama işleminde, kesme derinliği, ilerleme hızı, kesici takım uç radyusu parametrelerinden 3 farklı kesme parametresi seçilerek deney tatbik edilmiştir. Yapılan deneylerin sonuçları varyans analizi ile değerlendirilmiştir.
16MnCr5 sementasyon çeliğinin tornalama işlemi sonrası yüzey pürüzlülüğüne en büyük etkiyi yapılan analizler sonucunda ilerleme hızının (%54,02) yaptığı görülmektedir. İlerleme hızının artışı yüzey pürüzlülüğünü doğrudan arttırmaktadır. Bununla birlikte diğer etkin bir parametre ise takım uç radyusu olup (%22,29), takım uç radyusu büyüdükçe yüzey pürüzlülüğü azalmaktadır. Bu sonucun, literatürde yapılan benzer malzemelerle [18] ve yöntemle [19, 20] elde edilen sonuçlardan birisi olarak uyum sağladığı görülmüştür. Normalizasyonlu numunelerde kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne birleşik etki grafiği Şekil 6.1’de gösterilmiştir.
Şekil 6.1. Normalizasyonlu numunelerde kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne birleşik etki grafiği
Kesme derinliği, normalizasyonsuz numunelerde etkin görünürken normalizasyonlu numunelerde istatistiksel açıdan önemsiz kalmıştır. Ancak normalizasyonlu ve normalizasyonsuz numunelerin birlikte değerlendirilmesinde kesme derinliğinin etkisinin oldukça düşük kaldığı görülmüştür (Katkı: %1,37). Normalizasyon ısıl işleminin yapılmasının yüzey pürüzlülüğü üzerinde etkin olduğu (Katkı: %14,38) ve yüzey pürüzlülüğünü azalttığı sonucuna ulaşılmıştır.
Sementasyon sonrası yüzey sertliği analizinde, 16MnCr5 sementasyon çeliğine en büyük etkiyi kesme derinliğinin (Katkı: %73,50) yaptığı sonucuna ulaşılmıştır. Kesme derinliği arttıkça yüzey sertliği de artmaktadır.
Takım uç yarıçapı ve ilerleme hızları birbiriyle benzer etkinlik (Yaklaşık katkı:%13) ve özellik göstermekte olup yarıçap ve ilerleme hızındaki artışla birlikte yüzey sertliği artmaktadır. Bu sonucun, literatürde yapılan benzer kesici takım uç yarıçapı deneylerinden [21] elde edilen sonuçlardan birisi olarak uyum sağladığı görülmüştür.
Yapılan analizlere göre normalizasyonlu numunlerde; takım uç yarıçapı, kesme derinliği ve ilerleme hızının artışıyla birlikte efektif sementasyon derinliği artmaktadır.
Normalizasyon işleminin efektif sementasyon derinliği üzerindeki etkisi incelendiğinde ise efektif sertlik derinliğini arttırdığı sonucuna ulaşılmıştır. Bu sonucun daha önce benzer ısıl işlem uygulamalarında [22] elde edilen sonuçlar ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir.
Normalizasyonlu ve normalizasyonsuz numunelerde efektif sementasyon derinliği üzerindeki en büyük etkinin ilerleme hızının (Katkı: %53,66) olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Efektif sementasyon derinliğine önem sırasına göre; ilerleme hızı (Katkı: %53,66), normalizasyon işleminin (Katkı: %23,46) ve kesme derinliğinin (Katkı: %12,83) etki ettiği görülmektedir. Efektif sementasyon derinliğinin; normalizasyon işleminin uygulanması sonrası ilerleme hızının ve kesme derinliğinin arttırılmasıyla birlikte yükseldiği sonucuna ulaşılmıştır. Normalizasyonlu numunelerde kesme parametrelerinin efektif sementasyon derinliğine birleşik etki grafiği Şekil 6.2’de gösterilmiştir.
Şekil 6.2. Normalizasyonlu numunelerde kesme parametrelerinin efektif sementasyon derinliğine birleşik etki grafiği
Deney tatbiki sonucunda elde edilen veriler Minitab ile hazırlanmış olan varyasyon analiz tablolarında istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Bununla birlikte yalnızca deney tatbiki ile mümkün olan numune çalışmaları yerine programda belirlenen kesme parametreleri ve uygulanacak ısıl işlem çeşitleri seçilerek son ürüne ait yaklaşık yüzey pürüzlülüğü, yüzey sertliği ve efektif sertlik derinliği sonuçları tahmin edilebilmektedir.
Uygulanan deneyler sonucunda, firmalar açısından normalizasyon ısıl işlemi maliyetinden kaçınılmaması gerektiği ortaya çıkmıştır.
Parça maliyeti iyileştimelerinde ise ısıl işlemden kaçınılamadığı için operasyon esnasındaki kesme parametrelerinin müşteri teknik isterlerini karşılayacak şekilde en uygun değerlerin belirlenmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Müşteri teknik isterleri göz önünde bulundurulduğunda gereksinimleri sağlayabilen 3 kesme parametresi kombinasyonu hazırlanmıştır (EK-1).
Kesme parametreleri incelendiğinde, işleme süresine doğrudan etki eden 2 parametre olup, kesme derinliği ve ilerleme, ilerleme hızında değişiklik yapmak mümkün olmadığı gözlemlenmiştir. İlerleme hızında değişiklik yapılamadığından, işleme süresinin azaltılabilmesi için kesme derinliğinin arttırılması gerektiği görülmüştür. Parça maliyeti iyileştimesi kapsamında; r: 0,8 mm, a: 1,0 mm, f: 0,2 mm/devir olarak seçilen işleme parametreleriyle tornalama işleminin yapılması gerektiği belirlenmiştir.
Çalışma sonucunda; fizibilite ve ürün numune çalışmalarında deney tatbik edilmeksizin maliyet analizi yapılabilmesi sağlanmıştır. Bununla birlikte çalışmanın yetersiz olduğu yerlerde vardır. Çalışmada tek çeşit kesici takım kullanılmış olup elde edilen sonuçlar kesici takıma bağlı olarak değişkenlik gösterebilir. Bununla birlikte tornalama işlemi esnasında yalnızca dik kesme yöntemi uygulanmıştır. Çalışmanın devamında, farklı kesici takımlar ile farklı kesme yöntemleri uygulanarak daha geniş bir veri tabanı oluşturulabilir.
KAYNAKLAR
1. Özdemir, U., Erten, M. (2003). Talaşlı imalat sırasında kesici takımda meydana gelen hasar mekanizmaları ve takım hasarını azaltma yöntemleri. Havacılık ve Uzay
Teknolojileri Dergisi, 1(1), 37-38.
2. İnternet: Hasçelik, Teknik Katalog, Syf.5, URL: https://www.mib.org.tr/uploads /UserFile/Pdf/bb2_j03TptWY9K0xvTmufHdojBnUCGQNHrAj.pdf , Son Erişim Tarihi: 01.08.2019.
3. Sementasyon Çelikleri (1996). Asil Çelik Teknik Yayınları 7, 1.Baskı., Ankara: TSE Yayınları
4. Arabacı, U. (2003). Zincir üretiminde kullanılan 16MnCr5 çeliğine yakma alın
kaynak uygulanması ve mekanik özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi,
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
5. Tabur, M. (2003). Farklı Isıl işlemlerdeki 8620 sementasyon çeliğinin abrasiv
aşınma davranışları, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,
Ankara.
6. İnternet: Hasçelik, Teknik Katalog, Syf.5, URL: https://www.mib.org.tr/uploads /UserFile/Pdf/bb2_j03TptWY9K0xvTmufHdojBnUCGQNHrAj.pdf , Son Erişim Tarihi: 01.08.2019.
7. İnternet: Ay, F. Malzeme bilgisi. URL: http://docplayer.biz.tr/12119627-Malzeme-bilgisi-ders-11-dr-fatih-ay-www-fatihay-net-fatihay-fatihay-net.html, Son Erişim Tarihi: 01.08.2019.
8. İnternet: Akdoğan Eker, A., (2008). Çeliğin ısıl işlemleri. URL: http://yildiz.edu.tr/ ~akdogan/lessons/malzeme1/Celigin_isil_islemleri.pdf, Son Erişim Tarihi: 15.07.2019.
9. Bor, Ş. (1984). Çelikler ve yüzey sertleştirme işlemleri. Mühendis ve Makine Dergisi, 2(292), 25-29.
10. Asi, O. (2004). An investigation of retained austenite contents in carburized SAE 8620 steel. Gazi University Journal of Science, 17(4), 103-113.
11. Yurdakul, H. (2016). Sementasyon ısıl işlemine tabi tutulmuş farklı derinliklerdeki
16MCr5 (1,7131 DIN) çeliğinin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Yüksek Lisans
Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük.
12. Baykara, C. (1998). Sementasyon çeliklerinde yüzey pürüzlülüğü ve sementasyon
derinliğinin aşınma dayanımına etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Celal Bayar Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, Manisa.
13. Akkurt, M. (1992). Talaş kaldırma yöntemleri ve takım tezgâhları. İstanbul: Birsen Yayınevi.
14. Rodriguez, V., Sukuraman, J., Ando, M. and De Beats, P., (2011). Roughness measurement problems in tribological testing. Sustainable Construction and Design, 2(1), 115-121.
15. Sasahara, H. (2005). The effect on fatigue life of residual stress and surface hardness resulting from different cutting conditions of 0.45% C steel. International Journal of
Machine Tools and Manufacture, 45(2), 131-136.
16. Kundrak, J., Mamalis, A. G., Gyani, K. and Bana, V. (2011). Surface layer microhardness changes with high-speed turning of hardened steels. The International
Journal of Advanced Manufacturing Technology, 53(1-4), 105-112.
17. İnternet: Teskon. (2019). TR-200 (3200) Yüzey Pürüzlülük Ölçüm Cihazı. URL: http://www.teskon.com/yuzey-portatif-puruzluluk-puruzsuzluk-cihaz-urun288.html, Son Erişim Tarihi: 01.08.2019.
18. Kumar, N. S., Shetty, A., Shetty, A., Ananth, K. and Shetty, H. (2012). Effect of spindle speed and feed rate on surface roughness of Carbon Steels in CNC turning. Procedia Engineering, 38, 691-697.
19. Yaka, H., Uğur, L. ve Akkuş, H. (2016). AISI 1040 çeliğinin tornalanmasında yüzey pürüzlülüğünün çoklu regresyon ile incelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen
ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 16(3), 770-775.
20. Kavak, N. (2012). AISI 1040 çeliğinin kuru tornalanmasında yüzey pürüzlülüğünün incelenmesi. Karaelmas Science and Engineering Journal, 2(2), 24-29.
21. Zurita-Hurtado, O. J., Graci-Tiralongo, V. C. D. and Capace-Aguirre, M. C. (2017). Surface hardness prediction based on cutting parameters in turning of annealed AISI 1020 steel. Dyna, 84(203), 31-36.
22. Zhang, C. (2009). Assessment of depth of case-hardening in steel rods by
electromagnetic methods. Graduate Theses and Dissertations. 10798, Iowa State
EK-1. Normalizasyon ısıl işlemi uygulanmış numunelerin kesme parametrelerine göre yüzey pürüzlülüğü, yüzey sertliği, efektif sementasyon derinliği sonuçları birleşik tablosu Kesici Takım Uç Radyusu r, mm Kesme Derinliği a, mm İlerleme f, mm/devir Normalizasyon ısıl işlemi (Var/Yok) Yüzey Pürüzlülüğü Rort, µm Yüzey Sertliği HV, Vickers Efektif Sementasyon Derinliği mm 0,4 0,25 0,2 Var 1,834 664 0,653 0,3 Var 3,191 670 0,728 0,4 Var 4,629 683 0,749 0,5 0,2 Var 2,000 688 0,692 0,3 Var 3,578 694 0,767 0,4 Var 4,388 707 0,788 1 0,2 Var 2,184 709 0,707 0,3 Var 3,720 715 0,783 0,4 Var 4,309 728 0,803 0,8 0,25 0,2 Var 1,655 672 0,674 0,3 Var 2,823 678 0,749 0,4 Var 4,091 690 0,770 0,5 0,2 Var 1,655 696 0,713 0,3 Var 2,898 702 0,788 0,4 Var 3,556 714 0,809 1 0,2 Var 1,645 717 0,729 0,3 Var 2,995 723 0,804 0,4 Var 3,453 735 0,825 1,2 0,25 0,2 Var 1,235 684 0,696 0,3 Var 2,051 689 0,771 0,4 Var 3,143 702 0,792 0,5 0,2 Var 1,312 708 0,734 0,3 Var 2,269 713 0,809 0,4 Var 3,273 726 0,830 1 0,2 Var 1,514 729 0,750 0,3 Var 2,371 734 0,825 0,4 Var 3,226 747 0,846
ÖZGEÇMİŞ Kişisel Bilgiler
Soyadı, adı : TELEK, Ümmü Gamze
Uyruğu : T.C.
Doğum tarihi ve yeri : 09.02.1991, Ankara Medeni hali : Evli
Telefon : 0 (533) 512 50 00
Faks : 0 (312) 385 81 93
e-mail : gamze.duruturk@gmail.com
Eğitim
Derece Eğitim Birimi Mezuniyet Tarihi
Yüksek lisans Gazi Üniversitesi / İmalat Mühendisliği
Devam ediyor
Lisans Karadeniz Teknik Üniversitesi / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği
2014
Lise Eryaman Yabancı Dil Ağırlıklı Lise 2008
İş Deneyimi
Yıl Yer Görev
2015-Halen Kaleli Şaft ve Metal San. Tic. Ltd. Şti. Kalite Müdürü
Yabancı Dil
İngilizce
Yayınlar
1. Durutürk, G., Telek, K. Özdemir, A. (2018). The effect of cutting parameters on surface
hardness change in turning of 16MnCr5 Steel (ISAS 2018_159); ISAS 2018. Ist
International Symposium on Innovative Approaches in Scientific Studies, Kemer-Antalya, Turkey.
Hobiler