Alüminyum al-6082 alaşımının ultrasonik ezerek parlatılması ve yüzey bütünlüğü analizi
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Prof. Dr. Alper Uysal
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Alüminyum malzemeler genel olarak hafif, dayanıklı, kolay şekillendirilebilir, korozyona karşı dirençli olmaları yanı sıra yüksek ısı ve elektrik iletimi özellikleri ile bilinmektedir. Ayrıca manyetik olmamalarından ötürü günümüzde havacılık, uzay, otomotiv, elektronik ve savunma sanayi alanında teknolojik cihaz üretimi ve geliştirilmesi aşamasında tercih edilmektedir. 6000 serisi alüminyum alaşımlarının özellikleri alüminyum malzemelerin genel özellikleri ile örtüşmekte olup Al-6082-T6 alaşımı mekanik özellikleri, ekstrüzyon ve kaynaklanabilirlik gibi bazı üstün nitelikleri ile öne çıkmaktadır. Plastik şekil verme operasyonlarının bir alt işlemi olarak bilinen ezerek parlatma uygulaması geçmişten günümüze farklı koşullar ve teknolojik imkanlar doğrultusunda gelişmiş olup sürdürülebilirlik temelli çalışmalarda da araştırma konusu olmaya devam etmektedir. Ezerek parlatma operasyonu diğer yüzey iyileştirme yöntemlerinde olduğu gibi malzeme üzerinden talaş kaldırarak gerçekleşmediğinden ötürü malzeme kütlesinin korunumu, daha iyi yüzey sonuçları ve daha iyi mekanik özellikler elde edilebilmesi bakımından avantajlı olduğu söylenebilir. Talaşlı imalatta operasyon bakımından bir son adım olarak değerlendirecek olursak soğutma ve yağlama şartları ile ezerek parlatma gibi çeşitli yüzey iyileştirme yöntem ve teknolojilerinin avantajlı yönlerinin bir arada uygulanması hibrit imalat için olumlu bir örnek teşkil etmektedir.
Bu çalışmada Al-6082 alüminyum alaşımının kuru, Ranque-Hilsch vorteks tüple (RHVT) soğuk hava uygulaması, ticari bitkisel kesme yağı kullanılan minimum miktarda yağlama (MMY) ve çok duvarlı karbon nanotüp katkılı ticari bitkisel kesme yağı kullanılan minimum miktarda yağlama (MWCNT-NMMY) koşulları altında geleneksel ve ultrasonik titreşim destekli yöntemler ile ezerek parlatma deneyleri yapılmıştır. Ezerek parlatma deneyleri sabit parlatma hızı (455 dev/dak), sabit ilerleme (0,05 mm/dev) ve üç farklı ezme derinliği (0,05 mm, 0,1 mm ve 0,15mm) değerleri ile gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın özgün değeri literatürden farklı olarak, uluslararası düzeyde şu ana kadar araştırılmayan hibrit olarak ultrasonik titreşim destekli ezerek parlatma prosesinde MWCNT-NMMY ve RHVT ezerek parlatma koşullarının kullanılmasının, işleme performansı açısından parlatma kuvveti ve tüketilen enerjiye etkisi, yüzey bütünlüğü açısından ise yüzey pürüzlülüğü, mikrosertlik ve mikroyapıya etkisi incelenmiştir. İşleme performansı genetik algoritma yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir.
Deneysel çalışmalar sonucunda, aynı koşullar altında geleneksel ve ultrasonik titreşim uygulaması fark etmeksizin sırası ile kuru, RHVT, MMY ve MWCNT-NMMY koşulları altında yüzey pürüzlülük değerleri giderek iyileşme göstermiştir. Tüm koşul ve parametrelere ek olarak ezme derinliğinin artırılmasıyla parlatma kuvvetleri ve harcanan enerji miktarları artış göstermiş olup yüzey pürüzlülük değerleri daha da iyileşerek sonuç vermiştir. En yüksek enerji tüketimi geleneksel RHVT soğuk hava uygulaması sırasında elde edilmiştir. Hem geleneksel hem de ultrasonik destekli ezerek parlatma işlemlerinde en düşük enerji tüketimi NMMY uygulaması altında gözlenmiştir. Ezme miktarı artışı ile yüzey sertliğinin de yükseliş göstermesi kuvvetlerde de artışa sebebiyet vermiştir. Buna rağmen ultrasonik titreşim destekli ezme operasyonu esnasında MWCNT-NMMY uygulaması etkin soğutma yağlama özellikleri ile kuvvet artışını azaltmıştır. Yağlama koşulları dikkate alındığında en iyi sonuçlar MWCNT-NMMY kullanılan deneyler ile elde edilebilmiştir. Ardından sırası ile bitkisel yağ bazlı minimum miktarda yağlama (MMY), soğuk hava (RHVT) uygulaması ve kuru koşullar takip etmiştir. Yapılan optimizasyon sonucunda en iyi şart ezme derinliği 0,15 mm iken MWCNT-NMMY koşulu altında ultrasonik titreşim destekli uygulama ile elde edilmiştir. Sonuç olarak, yüksek ezme derinliğinde MWCNT-NMMY nanoakışkan ile ultrasonik titreşim destekli ezerek parlatma uygulaması, en iyi yüzey pürüzlülüğü, en düşük parlatma kuvveti, en düşük enerji tüketimi, iyileştirilmiş malzeme yüzeyi ve olumlu sürdürülebilirlik verileri oluşturduğundan optimum yöntem konumuna gelmiştir.