The performance of surface textured SiAlON ceramic cutting tools on turning operation of Inconel 718
Inconel 718'ı̇n tornalama operasyonunda yüzey dokulu SiAlON seramik kesı̇cı̇ uçların performansı
- Tez No: 827133
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERHAN AYAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda yapılan çalışmalarda imalat operasyonlarında kullanılan kesici uçların talaş veya yan yüzeylerine mikron ve nano mertebede işlenen farklı geometrilerdeki desenler ile takım-talaş temas alanı azaltılarak sürtünme ve yüksek kuvvet oluşumundan kaynaklanan aşınmanın kontrol altına alınabileceği belirtilmektedir. Yapılan çalışmaların büyük çoğunluğu düşük kesme hızlarının uygulandığı karbür kesici uçları kapsamaktadır. Buna karşın yüksek kesme hızlarının uygulanabildiği seramik kesici uçlar için yüzey tekstürü uygulaması oldukça sınırlıdır. Bu tez kapsamında, Inconel 718 gibi işlenmesi zor malzemelerin yüksek kesme hızında işlenmesinde yaygın olarak kullanılan SiAlON kesici uçların talaş yüzeylerine uygulanan yüzey tekstürü ile performansları incelenmiştir. SiAlON kesici uçların talaş yüzeylerine biyomimetik yaklaşımlar esas alınarak lineer kanallı ve ark şekilli olmak üzere femtosaniye ve mikrojet lazer sistemleri kullanılarak desenler oluşturulmuştur. Seramik kesici uçların sahip olduğu nihai düşük kırılma tokluğu değerleri göz önünde bulundurularak, lineer kanalların oluşturulmasında lazer parametrelerinin etkisi detaylı şekilde incelenmiş olup, lazer parametre optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Lazer parametre optimizasyonu sonrasında üretilen kesici uçlar Inconel 718'in yüksek hızda tornalama operasyonlarındaki performansları deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile simülatif olarak yüzey modifikasyonu içermeyen kesici uçlarla kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlarda ark şekilli kanallara sahip kesici uçların kesme kenarından olan mesafesine ve kesme koşullarına bağlı olarak, yüksek hızda işleme performansını geliştirmede yüzey tekstürsüz kesici uçlara kıyasla daha iyi aşınma direnci sergilediği tespit edilmiştir. Gerçekleştirilebilecek yeni tasarımlar ve daha düşük maliyetli üretim teknikleri ile yüzey modifikasyonu uygulamasının seramik kesici uçlarda nihai özellikleri etkilemeden uygulanabileceği ve endüstriyel olarak kullanım potansiyel oluşturduğu ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
In recent studies, it has been observed that wear resulting from friction and high force generation can be effectively controlled by reducing the tool-chip contact area through the application of patterns with varying geometries at the micron and nano-scale on the rake or flank faces of inserts used in manufacturing operations. However, most of these studies have primarily focused on carbide inserts under low cutting speeds, and there has been limited exploration of surface texturing for ceramic inserts capable of withstanding high cutting speeds. This Ph.D. thesis aims to investigate the performance of SiAlON inserts, which are widely utilized for high cutting speeds in machining difficult-to-machine materials like Inconel 718, through surface texturing applied to the rake face. Micro-scale patterns were generated on the rake face of SiAlON inserts using femtosecond and water jet guided laser systems, employing biomimetic approaches such as linear grooves and arc-shaped geometry. The thesis extensively examined the effect of laser parameters on the formation of linear grooves, considering the inherently low fracture toughness values associated with ceramic inserts. Detailed investigations were carried out to optimize the laser parameters accordingly. The performance of the inserts, produced after the optimization of laser parameters, was experimentally and simulatively evaluated using finite element analysis in high-speed turning operations of Inconel 718. Comparative analyses were conducted with non-textured inserts to assess the impact of surface texturing. The results showed that inserts with arc-shaped grooves exhibited better wear resistance compared to non-textured inserts in improving high-speed machining performance, depending on the distance from the cutting edge and cutting conditions. It has been demonstrated that with new designs and lower-cost manufacturing techniques, surface texturing can be applied to ceramic inserts without affecting the final properties and has the potential for industrial use.
Benzer Tezler
- Lazerle yüzey işlenmiş ST42 yapı çeliğinin korozyon performansının incelenmesi
Investigation of the corrosion performance of laser surface textured ST42 structural steel
KAMİLE ERTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSİN KAYAHAN
- Dokulu tabanlıkların multiple sklerozlu bireylerde denge ve süreli performans parametreleri üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of textured insoles on balance and periodic performance parameters in multiple sclerosis individuals
ATA ELVAN
Doktora
Türkçe
2017
Fizyoterapi ve RehabilitasyonDokuz Eylül ÜniversitesiFizik Tedavi ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ENGİN ŞİMŞEK
- Yüzey topografyasının kaymalı yatak performansına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of surface texture on the performance of journal bearing
EMRE HAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP PARLAR
- AISI D2 takım çeliğinde lazerle yüzey modifikasyonunun aşınma performansına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of laser surface modification on wear performance in AISI D2 tool steel
TURGAY ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiBartın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE ALTAŞ
- Doku oluşturulmuş silicili kesici takım ile tornalamada doku özelliklerinin işleme performansına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of texture properties on machining performance in turning with textured wiper cutting tool
HÜSEYİN BAHRİ ESKİZARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN ALTAN