8.1. Nano MMY Kesme Koşullarında Gerçekleştirilen Deney Sonuçları
Inconel X-750 süper alaşımın frezelenmesinde ekolojik kesme koşullarının kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı, takım aşınması ve ömrü üzerindeki etkileri araştırılmıştır. İlk aşamada yapılan frezeleme deneyleri kuru, MMY, dört farklı konsantrasyon oranına sahip (hacimce % 0,25, % 0,50, % 0,75 ve % 1) üç farklı nano partikül (hBN, MoS2, grafit) katkılı nano akışkan olmak üzere toplamda 14 farklı kesme
koşulunda gerçekleştirilmiştir. Yapılan değerlendirmeler doğrultusunda elde edilen sonuçlar aşağıda maddeler halinde özetlenmiştir.
• Tüm nano akışkanlar (hBN, grafit ve MoS2) için nano partikül konsantrasyon
oranı arttıkça viskozite değerleri de artış göstermiştir. Tüm konsantrasyon oranlarında (hacimce % 0,25, % 0,50, % 0,75 ve % 1) en düşük viskozite değerleri hBN nano akışkanlarda elde edilirken bunu sırasıyla MoS2 ve grafit nano
akışkanları takip etmiştir.
• Saf bitkisel esaslı yağa nano partiküllerin eklenmesiyle hazırlanan nano akışkan karışımın termal iletkenlik özelliğinde önemli ölçüde iyileşme görülmüştür. Bu iyileşme tüm nano akışkanlar için artan konsantrasyon oranıyla birlikte daha da artmış olup en yüksek termal iletkenlik değerleri hacimce % 1 konsantrasyonlu MoS2 nano akışkanında elde edilmiştir. Bitkisel esaslı yağ ile karşılaştırıldığında
hacimce % 1 karışım oranlarındaki hBN, grafit ve MoS2 nano akışkanları termal
iletkenlikte sırasıyla % 17,18, % 18,73 ve % 21,79 artış sağlamıştır.
• Soğutma ve yağlama ajanının olmaması sebebiyle en yüksek yüzey pürüzlülüğü (0,352 µm), kesme kuvveti (498 N), kesme sıcaklığı (286 °C) ve en düşük takım ömrü (18,32 dakika) değerleri beklendiği üzere kuru kesme koşulunda elde edilmiştir. MMY kesme koşulunun kullanımı ile yüzey pürüzlülüğü, kesme kuvveti, kesme sıcaklığı, takım ömründe kuru kesme koşullarına göre sırasıyla % 16,19, % 8,43, % 29,02 ve % 117 iyileşme sağlanmıştır.
kesme kuvveti, takım aşınması ve ömründe en iyi performansı gösterirken, kesme sıcaklığında ise en iyi performansı hacimce % 0,25 konsantrasyonlu Nano MMY kesme koşulları göstermiştir.
• Termal iletkenlik katsayısı yüksek olan nano partiküllerle hazırlanan nano akışkanların kullanıldığı kesme koşullarında kesme sıcaklık değerleri daha düşük çıkmıştır. Dolayısıyla en düşük kesme sıcaklığı MoS2 nano akışkan (153 °C)
kesme koşulunda elde edilirken, bunu sırasıyla grafit (157 °C) ve hBN (163,2 °C) nano akışkan kesme koşulu takip etmiştir.
• hBN nano akışkan kesme koşulu, MoS2 ve grafit nano akışkan kesme koşulları ile
karşılaştırıldığında, yüzey pürüzlülüğü (% 16,15 - % 21,46), kesme kuvveti (% 7,27 - % 3,14) ve daha takım aşınmasında (% 6,82 - % 20,85) daha iyi performans göstermiştir.
• SEM ve EDX analizleri sonucunda, hBN ve MoS2 nano akışkan kesme
koşullarında kesici takım baskın aşınma tipinin düzensiz yan yüzey aşınması olduğu gözlenmiştir. Kuru, saf yağ ve grafit kesme koşullarında ise BUL oluşumunun yerini kopma aşınması aldığı tespit edilmiştir. Nano akışkan kesme koşulları, kuru ve MMY kesme koşullarına göre takım aşınmasını azaltarak takım ömründe önemli iyileşmeler sağlamıştır. Kuru ve MMY kesme koşullarına göre hBN, MoS2 ve grafit nano akışkan kesme koşulları takım ömründe sırasıyla %
222 - % 48,7, % 189 - % 33,3 ve % 161 - % 20,5 iyileşmeler sağlamıştır.
Genel değerlendirme sonucunda Inconel X-750 süper alaşımının frezelenmesinde ekolojik olarak adlandırılan nano akışkan kesme koşullarının işleme performansını iyileştirdiği görülmüştür. Toksik özelliği olmayan, çevreyle dost nano partiküllerin optimum konsantrasyon oranı hacimce % 0,50 olarak tespit edilmiştir. Nano akışkanlar kendi içlerinde değerlendirildiğinde işleme performansı açısından hBN nano akışkan koşulu diğer nano akışkan koşullarına üstünlük sağladığı görülmüştür.
8.2. Hibrid Nano MMY Kesme Koşullarında Gerçekleştirilen Deney Sonuçları Çalışmanın ikinci aşamasında, Inconel X-750 süper alaşım malzemesinin frezelenmesinde Hibrid Nano MMY kesme koşullarının işleme performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. İlk aşamada gerçekleştirilen deney sonuçlarına göre elde edilen en iyi nano partikül konsantrasyon oranı (hacimce % 0,50) bu çalışmada girdi parametresi
olarak kullanılmıştır. Hibrid nano akışkanlar, hacimce % 0,50 konsantrasyonda hBN, grafit ve MoS2 nano partiküllerinin bitkisel esaslı kesme yağına eşit oranda (% 50 + %
50) ve eklenmesiyle hazırlanmıştır. Frezeleme deneyleri üç farklı kesme koşulu (HGNF, HMNF ve GMNF), kesme hızı (30, 45 ve 60 m/dak), ilerlemede (0,05-0,10 ve 0,15 mm/dev) ve sabit kesme derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmadan elde edilen verilerle aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır.
• Bitkisel esaslı yağa hBN, grafit ve MoS2 nano partiküllerinin eşit oranda
eklenmesiyle viskozite değerlerinde artışlar görülmüştür. HGNF, HMNF ve GMNF hibrid nano akışkanların 40 ˚C de viskozite değerleri, saf yağa göre sırasıyla % 22,97, % 25,15 ve % 30,10 artış gösterirken, 100 ˚C de ölçülen viskozite değerleri % 19, % 22 ve % 28 artış göstermiştir. Viskozite indeks VI değerlerinde ise artış % 13,73, % 19,61 ve % 30,10 mertebelerinde olmuştur. • Hibrid nano akışkan karışımların, saf yağa göre termal iletkenlikleri daha yüksek
ölçülmüştür. HGNF ve GMNF hibrid nano akışkanlar karışımlar termal iletkenlikte saf yağa göre, % 16,01, % 21,05 ve % 22,12 oranında artış göstermiştir.
• Kesme kuvvetinin en düşük değeri HGNF kesme koşulunda görülürken, bunu sırasıyla HMNF ve GMNF kesme koşulları takip etmiştir. Ayrıca tüm Hibrid Nano MMY kesme koşullarında, 45 m/dak kesme hızı ve 0,05 mm/dev ilerlemede en düşük kesme kuvveti değerleri ölçülmüştür.
• Frezeleme esnasında kesme bölgesinde oluşan maksimum sıcaklık değerleri incelendiğinde, en düşük kesme sıcaklık değerleri sırasıyla HGNF<HMNF<GMNF hibrid nano akışkan kesme koşullarında olduğu görülmüştür.
• Yüzey pürüzlülüğün en düşük değerine (0,180 µm) HGNF kesme koşulunda, 45 m/dak kesme hızında ve 0,05 mm/dev ilerleme parametrelerinde elde edilmiştir. En yüksek yüzey pürüzlülük değeri (0,369 µm) ise GMNF kesme koşulunda, 60 m/dak kesme hızında ve 0,15 mm/dev ilerleme parametrelerinde elde edilmiştir. • Hibrid Nano MMY kesme koşulları altında gerçekleştirilen kesici takım aşınma
karakterizasyonunun belirlenmesinde SEM görüntüleri ve EDX analizleri kullanılmış ve baskın aşınma tipinin tüm koşullar için yan yüzey aşınması olduğu görülmüştür. En düşük takım aşınması HGNF kesme koşulunda olurken bunu
sırasıyla HMNF ve GMNF kesme koşulu takip etmiştir.
• ANOVA analizi sonuçlarına göre; kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve takım ömrüne etki eden en önemli işleme parametresi sırasıyla, % 89,03 etki oranıyla ilerleme, % 74,22 etki oranıyla ilerleme, % 67,43 etki oranıyla kesme hızı ve % 85,95 etki oranıyla kesme hızı olmuştur.
Tüm sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde; Inconel X-750 süper alaşımın Hibrid Nano MMY kesme koşulları altında frezelenmesinde, işleme verimliliği açısından olumlu sonuçların elde edildiği görülmüştür. En iyi işleme performansı HGNF (hBN+grafit) Hibrid Nano MMY kesme koşulu altında gerçekleştirilen deneyler sonucunda elde edilmiştir.
8.3. Öneriler
• Inconel X-750 süper alaşım malzemesi kesme sıvısı kullanılarak frezelenmesi tavsiye edilmektedir.
• Kesme sıvısı kullanımında MMY sisteminde biyolojik olarak parçalanabilen bitkisel esaslı yağ tercih edilmelidir.
• MMY sisteminde kullanılan bitkisel esaslı yağın içerisine hBN, MoS2 ve grafit
nano partiküllerinin hacimce % 0,50 konsantrasyon oranında eklenmesi tavsiye edilmektedir.
• Inconel X-750 süper alaşımının frezelenmesinde Hibrid Nano MMY kesme koşulunun kullanımı tavsiye edilmektedir.
• Hibrid nano akışkan hazırlamada nano partikül olarak, hBN, MoS2 ve grafitin
birlikte kombin edilmesi tavsiye edilmektedir.
• Hibrid Nano MMY, Nano MMY koşulları işleme performansı ve çevreci olmalarından ötürü işlenebilirlik çalışmalarında, kuru ve konvansiyonel soğutma yerine kullanımı tercih edilmelidir.
Bu çalışmada ele alınamayan fakat üzerinde daha kapsamlı çalışılabilir konular; • Inconel X-750 üzerine literatürde yapılan çalışmalar yetersiz olduğundan
işlenebilirlik çalışmalarına devam edilebilir.
deneyleri gerçekleştirilebilir.
• Nano akışkan hazırlamada kullanılan hBN, MoS2 ve grafit nano partikülleri
yerine farklı özellikli nano partiküller tercih edilebilir.
• MMY nozul açısı ve mesafesi optimize edilerek çalışma derinleştirilebilir. • MMY sisteminde kesme sıvısı olarak kullanılan bitkisel esaslı yağın farklı
türlerinin işleme performansları test edilebilir.
• Hibrid nano akışkan hazırlamada iki yerine daha fazla nano partikül karışıma eklenebilir.
• Frezeleme işleminde kesme sıcaklığının ölçümünde temaslı termokupl yöntemleriyle, kızılötesi termal kamera yöntemi karşılaştırılabilir.