Mermerlerin vakumla sert lehimlenmiş elmas kaplamalı freze takımlarla işlenmesinin optimizasyonu

Doğal taş bloklar, levhalar ve plakalar, CNC' de (bilgisayarlı sayısal kontrol) kullanılan farklı takımlarla işlenerek dekoratif ürünler oluşturulabilmektedir. Verimli ve uzun ömürlü kullanım sağlayan vakum lehimleme yöntemiyle üretilen elmas kaplamalı freze takımlarının optimum parametrelerle aşınma mekanizmasının belirlenmesi bu çalışmanın amacıdır. Bu amaçla, dekoratif ürünlerde sıkça tercih edilen metamorfik kökenli 6 farklı mermer CNC'de işlenmiştir. Çalışma ön deneyler ve ana deneyler olmak üzere iki aşamadan oluşmaktadır. Ön deney aşamasında daha önceki çalışmalardan elde edilmiş tecrübelerle işlem parametreleri olarak; 1 mm kesme derinliği, 1500, 2250 ve 3000 mm/dk ilerleme hızları ile 6000, 9000 ve 12000 dev/dk iş mili devirleri seçilmiştir. Frezeleme deneyleri tam kesme işlemi şeklinde, yani takımının tamamının malzemeye girerek takım çapına eşit bir kesme genişliğinde talaş kaldırmasıyla gerçekleştirilmiştir. Deneylerde farklı elmas tane boyutlarına sahip T301, T405 ve T602 kodlu takımlar kullanılmıştır. Bu takımlar, özgül enerji (SE), yüzey pürüzlülüğü (Ra), normal kuvvet (Fz) ve radyal kuvvet (Fr) kriterleri açısından değerlendirilmiştir. İlk aşama deney sonuçlarına göre, T602 kodlu takımın diğer takımlara kıyasla üstün performans sergilediği tespit edilmiştir. Bu nedenle ana deneylerde T602 (50/60 mesh) kodlu takımlar ile deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca uygulamalarda tam kesme yerine sürekli kesme işlemi yapıldığından, iri ve ince tane boyutuna sahip mermerler üzerinde uygun kesme genişliği belirlenmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ölçümleri esas alınarak yapılan değerlendirmeler sonucunda, kesici takım çapının %40'ına karşılık gelen 2,4 mm kesme genişliği uygun bulunmuştur. Ön deneylerden elde edilen bulgular doğrultusunda, tam faktöriyel deney tasarımı uygulanmış ve toplam 16 deney modeli oluşturulmuştur. Frezeleme sırasında kesme eksenlerinde oluşan kuvvetler, özgül enerji, yerdeğiştirme, gürültü seviyeleri ve frezeleme sonrası yüzey pürüzlülüğü ile tane boyutu analizleri yapılmıştır. Deney verilerinin optimizasyonu için Stat-Ease 360 yazılımı kullanılarak yüzey yanıt yöntemi (RSM) uygulanmıştır. Frezeleme performansının optimize edilmesinde, nihai yüzey kalitesini belirleyen yüzey pürüzlülüğü (Ra), yüzey pürüzlülüğünü etkileyen önemli bir parametre olan normal kuvvet (Fz), enerji verimliliği ve üretkenlik açısından kritik olan için özgül enerji (SE) ile malzeme kaldırma oranı (MRR) parametreleri dikkate alınmıştır. Her bir mermer türü için en uygun işlem parametreleri ayrı ayrı belirlenmiştir. Belirlenen bu parametreler doğrultusunda elmas freze takımının aşınma durumlarını detaylı bir şekilde incelemek amacıyla 1, 3, 5, ve 7 m²'lik adımlarla aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Aşınma deneyleri sırasında, SEM ve Dino-Lite dijital mikroskop kullanılarak takım yüzeyinde oluşan aşınma türleri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Genel olarak, aşınma türlerinin kenar-köşe aşınma, kırılma ve parçalanma şeklinde olduğu gözlemlenmiştir. Takımlardaki aşınma oranı, ince taneli mermerlerde %30-48 arasında iken, iri taneli mermerler de bu oran %54-61olarak tespit edilmiştir. En hızlı aşındırıcı etki %54 oranıyla Marmara Beyaz mermerde gözlemlenmiştir. Ayrıca tüm mermerler için referans olabilecek optimum işleme parametreleri (12000 dev/dk, 3000 mm/dk) belirlenmiş ve bu parametrelerle Afyon Gri mermer için aşınma durumu karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, referans parametrelerle %48 oranında daha fazla aşınma meydana geldiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak, mermerlerin karakteristik özelliklerinin yalnızca optimum işlem parametrelerinin belirlenmesinde değil, aynı zamanda işlem verimliliği ve takım ömrü üzerinde de kritik bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Vakumla lehimleme yöntemiyle üretilmiş elmas kaplamalı takımların, geleneksel yöntemlere kıyasla daha düşük aşınma oranları ve daha yüksek işleme performansı sunduğunu ortaya koymuştur.