Termal sürtünmeli delme işleminde kovanın geometrik ve fiziksel özelliklerinin araştırılması

Sürtünmeli delme, dönen konik uçlu bir takım ile iş parçasının temas ara yüzeyinde sürtünme sonucu oluşan ısının etkisiyle malzemenin yumuşaması ve akması sonucu gerçekleşen bir delik delme yöntemidir. Sürtünmeli delme işleminin amacı, ince cidarlı malzemelerde deliğin alt kısmında maksimum yükseklikte bir kovan ve üst kısmında da maksimum kalınlıkta bir çeper (pul) elde etmek, elde edilen kovan ve pul yardımıyla bağlantı uzunluğunu arttırmaktır. Bu çalışmada, 2 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm ve 10 mm kalınlıklarında, havacılık ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan A7075-T651 alüminyum alaşımı ve St37 çelik malzemeler kullanılmıştır. Deney çalışmalarında, hız çeliği (HSS) takımlar ve tungsten karbür (WC) takımlar, Ø5 mm, Ø10 mm, Ø15 mm ve Ø20 mm çaplarında özel olarak imal edilmişlerdir. Hız çeliği (HSS) takımlar, A7075-T651 alüminyum alaşımının ve tungsten karbür (WC) takımlar ise St37 çeliğinin delinmesinde kullanılmıştır. Kullanılan takımların takım koniklik uç açısı 36º ve takım silindirik delme boyu 20 mm dir. Sürtünmeli delme işlemleri 1120 dev/dak dönme hızı ve 25 mm/dev ilerleme hızında uygulanmıştır. Malzeme kalınlığının ve takım çapının kovan yüksekliği (ha), kovan çeper kalınlığı (hç), kovanın yoğunluğu (ρ), kovan malzeme hacminin delinen malzeme hacmine oranı, kovanın mikro yapısı ve mikro sertliği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. A7075-T651 levhalarda kovan yüksekliği, hem malzeme kalınlığına hem de delik çapına bağlı olarak düzenli bir şekilde artmıştır. Böylece maksimum kovan yüksekliği Ø20 mm delik çapında ve 20 mm levha kalınlığında 13.40 mm, fakat minimum kovan yüksekliği ise Ø5 mm delik çapında 2 mm levha kalınlığında 3.43 mm olarak ölçülmüştür. Ayrıca en büyük kovan çeper kalınlığı 6 mm levha kalınlığında Ø20 mm delik çapında 4.25 mm, fakat 0.965 mm minimum çeper kalınlığı için ise 2 mm levha kalınlığında ve Ø5 mm delik çapında kaydedilmiştir. Kovan yoğunluğu delik çapı ile doğru orantılı olduğu kaydedilmiş, maksimum yoğunluk değerler 6 mm levha kalınlığında ve Ø20 mm delik çapında elde edilmiştir. Kovanın hacmi malzemelerin levha kalınlıklarına ve delik çaplarına bağlı olarak lineer bir şekilde artmıştır. Böylece maksimum kovan hacmi 6 mm levha kalınlığında ve Ø20 mm delik çapında elde edilmiştir. A7075-T651 alaşımlarında maksimum mikrosertlik değeri 82.3 HV, St37 çelik malzemede ise 183 HV olarak ölçülmüştür. Mikroyapının büyük oranda değiştiği, büyük tane sınırları ve yapılarının oluştuğu tespit edilmiştir. Numune levhalarının kalınlığının konik takımlar ile sürtünmeli delinmesinde, takım çapının kovan yüksekliği, kovan çeper kalınlığı, mikroyapı ve mikosertlik üzerinde önemli önemli oranda bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar,6 mm levha kalınlığına sahip numunelerin Ø10 mm, Ø15 ve Ø20 mm , 4 mm levha kalınlığına sahip malzemelerin ise Ø5 mm çaplarında sürtünmeli delinmesinin uygun olduğunu göstermiştir.