Ultrasonik mikro frezeleme ve nano kesme sıvısı kullanılarak titanyum alaşımının talaşlı işlenebilirliği

Bu çalışmada, Ti6Al4V alaşımının geleneksel ve ultrasonik mikro frezelenmesinde, farklı soğutma/yağlama tekniklerinin ve işlem parametrelerinin performans karakteristikleri üzerindeki etkileri yani Ti6Al4V alaşımının işlenebilirliği deneysel, sayısal ve istatistiksel olarak araştırıldı. Çalışmada, işlenebilirliğin tespit edilmesi amacıyla, bağımsız değişkenlerin iş parçası yüzey pürüzlülüğü, yüzey topografisi, işleme sıcaklığı, kesme kuvveti, takım aşınması/ömrü, talaş formu, talaş kalınlık oranı ve işleme indeksi üzerine olan etkileri belirlendi. Deneysel çalışmalar, 20.000, 40.000 ve 60.000 dev/dak devir sayısı, 0.66 mm/s sabit ilerleme ve 0.02 mm sabit talaş derinliği gibi işleme şartları altında, kaplamasız karbür ve TiSiN kaplamalı karbür kesici takımlar kullanılarak kuru işleme, nano Al2O3 partikül katkılı boraks-etilen glikol karışımı ve zeytinyağı- boraks-etilen glikol karışımı boyutlu Al2O3 içeren nano kesme sıvılı minimum miktarda yağlama (MMY) yöntemi kullanılarak yürütüldü. Ultrasonik mikro frezelemede, kesici takıma iki sabit genlikte iki farklı titreşim frekansı (20 ve 30 kHz) uygulandı. DEFORM paket programı yardımıyla kesme kuvveti ve işleme bölgesi sıcaklık analizi gerçekleştirildi. Deneylerden elde edilen veriler ve DEFORM analiz sonuçları karşılaştırıldı. Bağımsız değişkenlerin, bağımlı değişkenlere olan etkilerinin önem derecelerini belirlemek amacıyla varyans analizi (ANOVA) gerçekleştirildi. Deneysel çalışma sonuçlarına göre; kesici takıma uygulanan titreşimin her koşulda, yüzey pürüzlülüğünü iyileştirdiği, kesme kuvvetlerini ve kesici takım aşınmasını azalttığı tespit edildi. Kuru işleme şartı altında yapılan ultrasonik mikro frezelemede, devir sayısının artmasıyla, işleme bölgesi sıcaklığı geleneksel mikro frezelemeye göre daha fazla arttığı görüldü. Ancak MMY yöntemi ile yapılan ultrasonik mikro frezeleme deneylerinde oluşan işleme bölgesi sıcaklığındaki artış kuru işlemeye göre oldukça sınırlı kaldı. Ayrıca titreşim frekansının artmasıyla, iş parçası yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvveti azaldı. TiSiN kaplamalı kesici takımlarda serbest yüzey aşınmaları yaygın olarak görülürken, kaplamasız karbür kesici takımlarda düzenli bir aşınma görülmeyip, uç kırılmaları, çentik aşınması ve takım üzerine talaş sıvanması yaygın olarak görüldü. Yüzey topografi sonuçlarına göre, geleneksel mikro frezelemede ilerlemeye bağlı oluşan izler baskın yüzey dokusunu oluştururken, ultrasonik mikro frezelemede mikro girinti ve çıkıntı oluşumu görüldü. Düşük devir sayısında süreksiz talaş oluşurken, artan devir sayısıile geleneksel mikro frezelemede ve ultrasonik mikro frezelemede kesintili talaş formları görüldü. Ultrasonik mikro frezeleme işleme indeksinin geleneksel mikro frezelemeye göre yüksek çıktığı belirlendi. Sonlu elemanlar analizlerinde kesme sıcaklığı ve kesme kuvvetlerinin deneysel çalışmalarda elde edilen verilere oldukça yakın olarak elde edildi. Varyans analiz sonuçlarına göre; yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı kesme kuvveti ve talaş kalınlık oranına etki eden en önemli bağımsız değişkenin soğutma yöntemi olduğu, takım aşınmasına etki eden bağımsız değişkenin devir sayısı olduğu ve işleme indeksine etki eden en önemli bağımsız değişkenin ise işleme yöntemi olduğu belirlendi.