CGI malzemenin nanoakışkan kullanılarak MMY yöntemi İle talaşlı şekillendirilmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: UTKU DEMİR
Danışman: Alper Uysal
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:CGI (Compacted Graphite Iron) ya da diğer bir ismiyle vermiküler dökme demir 1950 yıllarında keşfedilmesine rağmen, son yıllarda, özellikle yeni nesil dizel motorların üretilmesinde kullanımı gitgide artmaktadır. Artan güç talebine bağlı olarak, silindir içi basıncın yükselmesi ile birlikte özellikle ağır iş makinesi dizel silindir bloklarında konvansiyonel olarak lamel grafitli dökme demir yerini, artan bir hızla CGI malzemeye bırakmaktadır. Talaşlı imalat prosesinde, maliyetlerin azaltılması oldukça önemlidir. Soğutucu/yağlayıcı olarak kullanılan kesme sıvıları talaşlı imalatın maliyet kalemlerinden biridir. Geleneksel kesme işleminin yerine MMY (Minimum Miktarda Yağlama) yöntemi kullanılarak maliyet açısından daha sürdürülebilir sonuçlar elde edilirken; aynı zamanda karbon ayak izi düşürülebilmekte ve hem çevre hem de insan sağlığı açısından olumlu sonuçlar elde edilebilmektedir. Kesme sıvısına ilave edilen nano parçacıklar, kesme sıvısının yağlayıcılık ve termal iletkenlik özelliklerini iyileştirmektedir. Bu sayede, kesme sıcaklıkları, kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülük değerleri vb. olumlu etkilenmektedir. Bu tez çalışmasında, ticari bitkisel esaslı kesme sıvısına ağırlıkça %0,2 oranında nano MoS2 (Molibden disülfür), MWCNT (Çok Duvarlı Karbon Nanotüp) parçacıklar eklenerek nanoakışkanlar hazırlanmış ve kesme işleminde kullanılmıştır. Ayrıca, bu iki nano parçacığın beraber kesme sıvısına katıldığı hibrit nanoakışkanlar da hazırlanmıştır. Deneysel çalışmalar, üç farklı kesme hızı (90 m/dak, 110 m/dak, 130 m/dak) ve ilerleme (0,08 mm/dev, 0,1 mm/dev, 0,12 mm/dev) değerlerinde ve sabit kesme derinliğinde (1,2 mm) gerçekleştirilmiş ve kesme kuvvetleri, kesme sıcaklıkları ve işlenmiş parçaların yüzey pürüzlülükleri ölçülmüştür. Ayrıca, sürdürülebilirlik indislerinden karbon emisyonu ve talaşlı işleme maliyeti hesaplanarak deneysel sonuçlar ile birlikte optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Literatürde, CGI malzeme ile yapılan çalışmalar sınırlı olmakla birlikte hibrit nanoakışkan kullanılarak MMY yöntemiyle sürdürülebilir frezelenmesi konusunda bu şekilde kapsamlı bir çalışma bulunamamıştır. Çalışmada, kesme koşulları arasında en iyi sonuç MWCNT takviyeli nanoakışkan kullanılan MMY yönteminde elde edilmiştir. MWCNT takviyeli MMY yöntemini, hibrit nanoakışkan kullanılan MMY yöntemi izlemiştir. Kesme hızının 130 m/dak, ilerlemenin 0,1 mm/dev ve MWCNT takviyeli nanoakışkan kullanılan MMY şartında CGI malzemenin frezelenmesinde kuru kesmeye göre, yüzey pürüzlülüğünde %22, bileşke kuvvet değerinde %25, kesme sıcaklığında %28, karbon emisyonunda %2 ve talaşlı işleme maliyetinde %0,03 düşüş gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar ile nanoakışkan takviyeli MMY yönteminin sürdürülebilir talaşlı şekillendirme yöntemi olduğunun ortaya konulduğu düşünülmektedir. Genetik algoritma yöntemi kullanılarak, optimum kesme şartının 101 m/dak kesme hızı, 0,01 mm/dev ilerleme ve MWCNT takviyeli nanoakışkan kullanılan MMY yöntemi olduğu belirlenmiştir.