Alüminyum 2024 T351 malzemenin delik delme işleminde kesme parametrelerinin kesme kuvveti ölçümü ile optimizasyonu

Talaşlı imalat oldukça yaygın bir üretim yöntemidir. Ayrıca delik delme operasyonları da tüm talaşlı imalat proseslerinin %33'ünü ve tüm talaş kaldırma proseslerinde harcanan enerjinin %25'ini oluşturmaktadır. Delik delmenin imalat sektörü içerisindeki yaygınlığı göz önünde bulundurulduğunda, delik delinen proseslerde takım aşınmasını, harcanan enerjiyi ve süreyi minimize ederek maliyeti düşürmek amaçlanır. Bu da delik delmeye etki eden parametrelerin optimizasyonu ile mümkündür. Bu çalışma kapsamında havacılık ve uzay endüstrisinde oldukça fazla tercih edilen dolayısıyla binlerce delik delme işlemine tabi tutulan Al 2024 T351 alaşımı kullanılarak delik delme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerden elde edilen kesme kuvveti değerlerine göre kesme parametrelerinin optimum seviyeleri tespit edilmiştir. Kesme parametreleri olarak, kesme hızı (50, 70, 90 ve 110 m/dk) ve diş başı ilerleme miktarı (0,06/0,08/0,1 ve 0,12 mm/diş) ele alınmıştır. Deneyler Taguchi L16(4^2) deney tasarımına göre 8 mm çaplı üç takım türü (HSS, HSSE-Co5, HSSE-Co5 TiAlN kaplamalı) için ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Deneylerin gerçekleştirilip kuvvetlerin elde edilmesinde; FANUC kontrol paneline sahip Taksan TMC-700 V CNC dik işleme tezgâhı, ESİT AX3 yük hücresi, NI cDAQ-9188 veri toplama ünitesinin NI 9237 modülü ve FlexLogger yazılımı kullanılmıştır. Deneylerde elde edilen tüm kuvvet verilerine, Excel yazılımında üstel düzeltme veri çözümleme metodu uygulanarak sinyal gürültülerinin neden olduğu anlam ifade etmeyen veriler azaltılmaya çalışılmıştır. Her bir delik için işleme yönündeki (z ekseni) maksimum kuvvetler tespit edilmiştir. Tespit edilen bu maksimum kesme kuvvetleri kullanılarak Minitab 19 yazılımı yardımıyla Taguchi optimizasyonları, varyans analizleri (ANOVA) ve regresyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca maksimum kesme kuvveti ve işlem süresini birlikte minimize eden kesme parametrelerinin çoklu yanıt optimizasyonları (yanıt yüzey metodu) da gerçekleştirilmiştir. Üç takım türü için de maksimum kesme kuvvetleri açısından parametrelerin optimum seviyeleri; kesme hızı için 50 m/dk olarak, diş başı ilerleme miktarı için ise 0,06 mm/diş olarak Taguchi optimizasyonu ile tespit edilmiştir. Üç takım türünde de kesme kuvveti üzerinde en etkili kesme parametresinin diş başı ilerleme miktarı olduğu sonucuna varyans analizi yardımıyla varılmıştır. Regresyon analizleri neticesinde maksimum kesme kuvveti ile kesme parametreleri arasındaki ilişkiyi tanımlayan matematiksel modeller elde edilmiştir. Maksimum kesme kuvveti ve işlem süresini birlikte minimize eden kesme parametrelerinin optimum seviyeleri, kesme hızı için 110 m/dk olarak diş başı ilerleme miktarı için ise 0,06 mm/diş olarak çoklu yanıt optimizasyonu ile tespit edilmiştir.